中能重离子碰撞中输运性质以及电磁场效应研究

论文摘要

本论文主要从核物质的液气相变和重离子碰撞中产生的电磁场出发,进行相关的研究工作。在液气相变的研究方面,人们已提出了利用粘滞系数与熵密度比值作为液气相变的探针。本文利用VdWBUU模型进行了相关重离子碰撞反应的模拟,研究重离子反应中的热力学和输运性质,比如温度,熵密度,粘滞系数,同位旋扩散系数和热导率等。在提取温度方面,本文利用了量子涨落的方法。从结果上看,量子涨落方法可以很好地考虑核子的费米子属性,避免了束流能量带来的影响,给出比较合理的温度。在此基础上,我们给出了中心反应区域的熵密度和每核子熵随时间的演化关系。之后,通过参数化的公式,对重离子反应过程中的粘滞系数,同位旋扩散系数以及热导率进行了提取。通过分析粘滞系数与温度的依赖关系,发现重离子碰撞过程表现出了类液和类气体的现象。最后,由粘滞系数与熵密度比值与温度的关系,给出了6倍左右的KSS边界值。在此工作的基础上,我们考虑在ImQMD模型中研究核物质的粘滞系数以及探究核物质的液气相变问题。对此我们利用三种不同的方法提取粘滞系数,分别是Green-Kubo公式、SLLOD算法和Boltzmann求解法。通过这几种方法,在不考虑平均场条件下讨论了泡利阻塞效应对粘滞系数的影响以及不同泡利阻塞效应对体系动量分布的影响。为了探讨这些方法的有效性,在有无泡利阻塞条件下,我们对结果进行了初步的分析和比较。结果显示,对于我们所考虑的体系,某些情况下,常见的Green-Kubo公式不是很自洽。而另外,我们发现体系的涨落对高密度范围下的核物质的粘滞系数有比较大的影响。也从侧面反映出微观的理论计算方法在不考虑涨落的情况下,并不能准确地给出核物质的粘滞系数。另一方面,手征对称性破缺是物理学家们一直在探讨的问题。在强磁场下形成的手征电磁效应（CME）可能是强相互作用下手征破缺的证据。因此本文通过中低能重离子反应来寻找对电磁场敏感的探针。我们在BUU模型中加入了电磁场,通过208Pb+208Pb重离子碰撞,给出其中电磁场的空间分布。通过分析发现,电场对核子的横动量有明显的影响,而且从平衡能量中反应出了电场的排斥作用。而磁场对横动量,自由核子比以及空间分布并不敏感。所以说在中低能反应能区下,通过核子层次上的分析,并没有找到一个敏感的观测量。因此我们希望通过其他的观测量来研究电磁场的效应。所以我们选择了光子作为一种观测的粒子。首先,我们对光子的微分截面分布,光子产生率和截面角分布做了一个详细的分析。最后我们通过光子直接流和椭圆流发现在磁场的作用下,它们出现了各自的分裂。而通过核子的直接流和椭圆流并没有看到类似的结果。从结果分析中,我们给出了两种解释,一个是:相比较而言,光子是无质量的粒子;而核子较重,其质量为1 GeV左右;磁场对于重的粒子并不敏感,而对于较轻的粒子则比较敏感。另外一个解释就是:虽然核子经历了磁场的作用,但是由于平均场和碰撞带给反应体系的复杂性,导致磁场的作用抵消掉了;而光子因为产生的时间很短,而且不经历核子复杂的相互作用,所以可以反映出磁场的信息。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 引言
•   1.1 重离子碰撞中相变的研究
•     1.1.1 QCD相变研究
•     1.1.2 液气相变研究
•   1.2 重离子碰撞中状态方程研究
•   1.3 重离子碰撞中电磁场的研究
•   1.4 论文结构
• 第二章 重离子碰撞中的理论模型
•   2.1 BUU模型
•   2.2 QMD模型
•   2.3 模型流程
•     2.3.1 核初始化
•     2.3.2 核子演化
•     2.3.3 碰撞过程
•   2.4 研究中使用的模型
•     2.4.1 VdWBUU模型
•     2.4.2 ImQMD模型
•   2.5 本章总结
• 第三章 重离子碰撞中的输运性质
•   3.1 量子涨落
•   3.2 密度和温度
•   3.3 输运性质
•     3.3.1 演化关系
•     3.3.2 依赖关系
•     3.3.3 液气信号
•     3.3.4 KSS边界讨论
•   3.4 本章总结
• 第四章 粘滞系数与液气相变研究
•   4.1 无限大的核物质体系
•   4.2 粘滞系数的分析方法
•     4.2.1 Green-Kubo方法
•     4.2.2 SLLOD算法
•     4.2.3 玻尔兹曼方程求解法
•   4.3 动量分布的泡利阻塞影响
•   4.4 泡利阻塞效应和涨落因素
•   4.5 本章总结
• 第五章 横向动量与光子电磁效应
•   5.1 李纳-维谢尔势
•   5.2 磁场中的横动量分析
•     5.2.1 电磁场的分布的时间演化
•     5.2.2 电场对横动量分布的影响
•     5.2.3 横动量和自由核子比分析
•   5.3 光子的磁场效应分析
•     5.3.1 光子产生
•     5.3.2 光子截面
•     5.3.3 光子产率以及角分布
•     5.3.4 光子横向流与椭圆流
•   5.4 本章总结
• 第六章 总结与展望
•   6.1 总结
•   6.2 展望
• 参考文献
• 图目录
• 表目录
• 主要符号对照表
• 附录 A 相关公式推导
•   A.1 状态方程
•   A.2 不可压缩系数
•   A.3 Wigner变换
•   A.4 QMD势能
•   A.5 QMD作用力
•   A.6 VdWBUU方程
• 附录 B 发表论文和学术报告清单
•   B.1 主要论文清单
•   B.2 学术报告清单
•   B.3 其他合作文章
• 致谢

文章来源

类型: 博士论文

作者: 邓先概

导师: 马余刚

关键词: 重离子碰撞,核物质,液气相变,温度,量子涨落,熵密度,粘滞系数,同位旋扩散系数,热导率,格林库伯,算法,手征磁效应,电磁场,横动量,光子截面,直接流,椭圆流

来源: 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 物理学,物理学,核科学技术,无线电电子学

单位: 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)

分类号: O571.6;O441.4

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