论文部分内容阅读
根据宇宙大爆炸理论,我们认为在宇宙的早期的高温高密环境下存在一种新的物质形态——夸克胶子等离子体(QGP),同时格点量子色动力学从理论上也预言了在低重子数密度和极高温度的条件下,普通的强子物质会发生从夸克禁闭到夸克解禁闭的相变,夸克和胶子达到局部热平衡而形成夸克胶子等离子体。位于美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机(RHIC)将核子加速到极高的能量进行碰撞,通过测量碰撞后产生的末态粒子的信息来研究夸克胶子等离子体的性质,为进一步研究部分子层次的物质相互作用提供了可能的手段。由于重味夸克的能量远大于夸克胶子等离子体的临界温度,绝大部分的重味夸克产生于碰撞初期的硬散射过程,并且经历了整个QGP的演化过程直到重味夸克形成新的强子,因此重味夸克被认为是研究QGP性质和强子化机制的绝佳探针。通过测量在Au+Au碰撞中重味强子的不变产额比(例如Ac±/D0,Ds±/D0),并与pp碰撞中的比值进行比较,我们可以研究重味夸克在Au+Au碰撞中强子化的机制与pp碰撞中强子化机制(部分子碎裂强子化)的异同之处。其中Ds±介子含有一个粲夸克和一个奇异夸克,由于Au+Au碰撞相对于pp碰撞存在着奇异加强的特征,如果粲夸克是通过聚合强子化机制来产生强子,我们预测Ds±/D0的比值相对于pp碰撞将会有一个较大的增强,这种增强是不能被Ds±和D0的能量损失的差异所解释。本篇论文主要分析了 STAR探测器在2014和2016年采集的Au+Au相对论重离子碰撞200 GeV的实验数据,运用了当时最新的重味径迹探测器(HFT),该探测器采用了硅像素技术,对重味强子的衰变顶点位置有出色的分辨率,能够精确地记录下衰变子粒子的运行径迹,帮助我们更好地重建出衰变拓扑几何变量,对这些变量做适当的截断我们可以重建出重味强子从而大大提高重建粒子的裸产额。这次分析主要测量了Ds±介子不变产额的pT谱并进一步计算了Ds±和D0的不变产额比值。首先我们运用基于机器学习算法的多变量分析工具包(TMVA)中的Boosted Decision Tree来优化衰变拓扑几何变量的截断值,然后对不同中心度和pT区间我们可以提取出较高显著性的Ds±裸产额;第二步通过data-driven模拟可以得到Ds±信号重建的效率;最后用裸产额除以重建的效率就可以得到Ds±不变产额的pT谱,然后进一步计算了Ds±和D0的不变产额比值。实验结果表明,Ds±/D0的比值相对于pp碰撞和PYTHIA计算都显示了一个较大的增强(大约1.5-2倍),导致这个增强的原因可能是在Au+Au碰撞中粲夸克的强子化机制要明显不同于PYTHIA设置中的部分子碎裂强子化机制,并且在Au+Au碰撞中存在奇异加强而PYTHIA设置中没有。通过与聚合强子化模型的计算值进行比较,发现顺序聚合强子化模型的预测值在4-8 GeV pT区间与实验数据符合很好,同时我们的测量值很好地补充了 ALICE实验组在低横动量区间的测量空白并且与其测量值在误差范围内保持了很好的一致性。这些结果很好地说明了在Au+Au碰撞中聚合强子化在粲夸克的强子化机制中扮演着重要的角色,同时也为存在部分子层次自由度的夸克胶子等离子体的产生提供了间接证据。