[论文解读] Search for a mixed phase of strongly interacting matter at the JINR Nuclotron

A. Sissakian, A. S. Sorin+3 more|ArXiv.org|Nov 8, 2005

High-Energy Particle Collisions Research被引用 3

一句话总结

本文提出利用JINR Nuclotron加速器在5 AGeV能量下研究强相互作用物质的混合相，通过T–μB相图中的动力学轨迹探测接近禁闭解除和手征对称性自发性实现相变的条件。关键信号包括ρ介子和σ介子的介质中性质改变、HBT关联以及多重性涨落，为未来FAIR和NICA实验提供先导研究。

ABSTRACT

A physical program is formulated for new facilities opening in Dubna for acceleration of heavy ions with an energy up to 5 AGeV.

研究动机与目标

• 通过Nuclotron上的重离子碰撞研究接近禁闭解除和手征对称性自发性实现相变的强相互作用物质混合相的形成。
• 作为FAIR和NICA实验的前导工作，探索5 AGeV能区下强子产生性质的能量依赖性。
• 通过矢量介子（ρ, ω）的介质中性质改变、谱函数（σ介子）以及多粒子关联探测相变信号。
• 在低至中等能量区域建立全面的Nuclotron实验计划，以绘制相图。
• 通过利用数据检验理论模型，为SIS-100/300和NICA对撞机未来的高精度研究奠定基础。

提出的方法

• 使用相对论性三流体动力学模拟中心对称Au+Au碰撞，追踪T–nB和T–μB平面中的动力学轨迹。
• 采用两相袋模型估算禁闭解除和手征对称性自发性实现的相界。
• 利用Rapp-Wambach和Brown-Rho模型模拟ρ介子谱函数的介质中性质改变。
• 分析双电子不变质量谱，探测来自矢量介子衰变的低质量轻子对，作为致密物质的探针。
• 应用Hanbury-Brown-Twiss（HBT）关联技术，提取发射源的空间-时间特征（尺寸、寿命、冻结-out持续时间）。
• 对多重性、横向动量和流动等可观测量进行中心度扫描，以探测相变附近的临界行为。

实验结果

研究问题

• RQ1 在5 AGeV下，Nuclotron能否进入接近禁闭解除和手征对称性自发性实现相变的QCD相图混合相区域？
• RQ2 在强子产额、谱函数和多重性涨落的能量依赖性中，可观察到哪些混合相的信号？
• RQ3 ρ介子和σ介子的介质中性质改变如何作为致密核物质中手征对称性自发性实现的探针？
• RQ4 HBT关联和流测量在多大程度上能揭示相变附近火球时空演化的变化？
• RQ5 在Nuclotron上进行的中心度和束流能量扫描在多大程度上能揭示强相互作用物质中的临界现象和状态方程特征？

主要发现

• 在5 AGeV下，T–μB平面中的动力学轨迹在短时间内进入混合相区域，表明可探测到临界QCD物质条件。
• ρ介子谱函数预计表现出介质中展宽和质量移动，低质量双电子产额在电子对谱中可被探测到。
• 作为π介子的手征对称伙伴，σ介子的预期质量与宽度变化可作为手征对称性自发性实现的信号。
• 在Nuclotron上进行的HBT分析可分辨源尺寸、寿命和膨胀动力学，若形成混合相，可能表现出体积膨胀的特征信号。
• 在中心度和能量扫描中，多重性和横向动量涨落可能揭示相变点附近的临界行为。
• 所提出的Nuclotron实验计划为FAIR和NICA提供了可行的先导实验，预期在强子谱和关联中可观测到明确信号。