相對論重離子碰撞產(chǎn)生大量粒子,這些粒子包括重子、介子、奇異粒子,它們的反粒子,還有粲粒子和γ光子等。他們大都以共振形態(tài)存在,因此稱為共振粒子。

外文名

Resonance particles

詳細(xì)概念

共振粒子

從共振粒子產(chǎn)生的特點、份額、各種分布(空間分布、能量分布等)以及它們的相互關(guān)系中探索OGP信號,研究大致分為兩類,一類把“個體”作為研究對象,例如把k/π作為研究對象,研究重離子碰撞中k+/π+增加現(xiàn)象,探索這種增加的起因以及它和OGP的形成有何關(guān)聯(lián)等;再例如把J /ψ作為研究對象,研究在重離子碰撞中J /ψ被壓縮的現(xiàn)象,探索它的起因以及它和 OGP 的關(guān)系等。在這類研究中,對“個體”的研究比較深入細(xì)致,研究其原因、規(guī)律、特點等,通常把它們當(dāng)著 OGP 信號加以研究。另一類把反應(yīng)中的粒子“整體”作為研究對象,研究它所具有的宏觀性質(zhì)、宏觀特性以及帶來的其他重要信息。我們研究的是整個強子系統(tǒng),利用統(tǒng)計理論研究強子系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)。

兩密度對比

圖一

根據(jù)實驗中得到的一批強子實驗數(shù)據(jù)(粒子數(shù)或粒子數(shù)比率)和理論計算的相應(yīng)量對比,就可以確定溫度和化學(xué)勢等參數(shù)值,由此就可以得到粒子系統(tǒng)的溫度、粒子密度和能量密度等數(shù)值 . 根據(jù)已提供的AGS,SPS和RHIC 3個能區(qū)的實驗數(shù)據(jù),人們已從統(tǒng)計理論獲得了這 3 個能區(qū)的宏觀量,也研究了這 3 個能區(qū)的宏觀量特征。隨著反應(yīng)能量的增高,粒子系統(tǒng)溫度、粒密度和能密度也隨著增大,在RHIC 能區(qū),溫度可達170—180MeV。一般人們把OGP的溫度定義為OCD界定的溫度160—200MeV,因此對強子系統(tǒng)的統(tǒng)計理論計算表明 RHIC 能區(qū)已接近OGP的溫度條件。在尋求 OGP 形成的條件和了解接近 OGP 的程度中,統(tǒng)計理論起著重要的作用?;瘜W(xué)勢計算

圖二

首先研究化學(xué)勢的計算結(jié)果。溫度由120—180MeV變化(這里假設(shè)到180MeV系統(tǒng)仍是強子氣體),圖1是重子化學(xué)勢和奇異子化學(xué)勢作為凈重子密度的函數(shù)變化。ρ由0—0. 6 取值,ρ和ρ計算中把所有質(zhì)量小于 2GeV 的強子(重子和介子)都包括了進來,溫度由120—180MeV變化。首先注意到同樣溫度下重子化學(xué)勢比奇異子化學(xué)勢大,因此奇異子產(chǎn)生比重子容易。第 2 部分已經(jīng)指出, K 介子的化學(xué)勢等于奇異子的化學(xué)勢,核子化學(xué)勢等于重子化學(xué)勢,這表明 K 介子的產(chǎn)生相對于核子產(chǎn)生較容易。其次注意到系統(tǒng)溫度增加,化學(xué)勢減小,有利于粒子產(chǎn)生。在 AGS,SPS 和 RHIC 3 個能量中,AGS 能量最低,化學(xué)勢最大,產(chǎn)生粒子最少;而 RHIC能量高,化學(xué)勢小,產(chǎn)生粒子多。最后還注意到化學(xué)勢和凈重子密度之間具有單調(diào)變化關(guān)系,在低凈重子密度,特別低于 0.05fm,各種能量下的化學(xué)勢都迅速降低且趨于零,但這種狀態(tài)不易達到,因為核反應(yīng)中必定帶入核子,凈重子密度必定為一定的數(shù)值。兩密度含義

圖3

總粒子密度(包括所有強子和反粒子)和能量密度是兩個重要的量,圖2和圖3是它們分別隨凈重子密度的變化,基本呈線性關(guān)系。隨凈重子密度增大,粒密度和能密度線性增大,這證明用重的離子進行反應(yīng)比用輕的離子反應(yīng)較有利,因為在這樣的條件下凈重子密度大一些,產(chǎn)生的總粒密度和能密度會大一些。另外可以看到,核溫度越高,產(chǎn)生的粒密度和能密度越大。這里估算一下核溫度為180MeV和160MeV 時總粒密度相對于正常粒密度(0.16fm )的倍數(shù):T = 180MeV(RHIC能區(qū))時,n/n = 5—8;T = 160MeV(SPS能區(qū))時,n/n = 3—6。

圖4

圖4是取凈重子密度為 0.1fm 時各種粒子成分隨溫度的變化。從圖中可以看出各種粒子成分的密度都隨溫度升高而增大,但增加的速率卻不同。很明顯介子特別是輕介子上升的速率比重子上升快得多,另外可以看到在不同的溫度下各種粒子占有比重是不同的。當(dāng)核溫在132MeV(AGS 能量)以下時主要粒子成分為重子,超過這個溫度時,π、ρ等輕介子迅速大量產(chǎn)生成為主要粒子成分,當(dāng)溫度超過152MeV(SPS能量)時,奇異子的產(chǎn)生就 超過重子的產(chǎn)生,其中K介子產(chǎn)生比奇異子產(chǎn)生上升得快,當(dāng)溫度超過163MeV(SPS 能量)時,K介子產(chǎn)生超過重子。因此超過這個溫度的核物質(zhì)可以稱為介子物質(zhì)。152MeV 和163MeV 都是SPS 能量的重要特征溫度??梢钥闯觯粗刈与m然隨溫度增加而增大,但增大得非常緩慢,而且它的密度始終最小。