用AMPT模型研究部分子和強(qiáng)子重散射對(duì)橢圓流的影響

周 京， 吳科軍， 馮笙琴

(三峽大學(xué) 理學(xué)院，湖北 宜昌 443002)

用AMPT模型研究部分子和強(qiáng)子重散射對(duì)橢圓流的影響

周 京， 吳科軍， 馮笙琴

(三峽大學(xué) 理學(xué)院，湖北 宜昌 443002)

本文主要是用AMPT 模型研究在能量為200GeV的Au-Au碰撞中部分子和強(qiáng)子重散射對(duì)橢圓流的影響。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)：強(qiáng)子重散射可以增大橢圓流的質(zhì)量劈裂效應(yīng)，部分子重散射會(huì)對(duì)大橫動(dòng)量橢圓流部分產(chǎn)生重要影響。

AMPT；強(qiáng)子重散射；部分子重散射；橢圓流

相對(duì)論重離子碰撞的一個(gè)主要目標(biāo)就是產(chǎn)生夸克膠子等離子體(QGP)，并且研究QGP的性質(zhì)。 橢圓流主要是由于兩個(gè)碰撞核在碰撞時(shí)重疊部分會(huì)形成一個(gè)類似于杏仁核的區(qū)域[1]，進(jìn)而，在橫向平面上會(huì)產(chǎn)生不同的壓強(qiáng)梯度[2]，最終會(huì)形成粒子在橫向平面動(dòng)量空間上分布的各向異性。橢圓流是相對(duì)論非中心核-核集體運(yùn)動(dòng)所表現(xiàn)出來(lái)的一個(gè)重要特性。而強(qiáng)子重散射主要是反應(yīng)末態(tài)強(qiáng)子之間的相互作用。橢圓流的各向異性可以通過(guò)方位角的傅里葉展開(kāi)來(lái)進(jìn)行分析[3]。

(1)

這里φ是反應(yīng)方位角，橢圓流的傅里葉系數(shù)是，

(2)

其中<…>是對(duì)全部事件中的所有粒子求平均值。

1 AMPT 模型簡(jiǎn)介

AMPT模型是描述相對(duì)論重離子碰撞的一種混合輸運(yùn)模型，它主要是包括了四個(gè)部分：

1.1 初始狀態(tài)

其中的初始部分的條件是由HIJING[4]來(lái)描述，主要就是給出初始激發(fā)弦以及噴注部分子在坐標(biāo)空間和動(dòng)量空間的分布情況[5]。其中核子在橫平面的分布形式為Woods-Saxon分布，并且核-核碰撞的次數(shù)是用Glauber模型來(lái)計(jì)算。碰撞產(chǎn)生的部分子的過(guò)程分為軟過(guò)程和硬過(guò)程。其中硬過(guò)程是指動(dòng)量轉(zhuǎn)移大于2GeV的反應(yīng)過(guò)程，這一部分是可以通過(guò)微擾QCD直接計(jì)算。而軟過(guò)程由于無(wú)法直接計(jì)算，就把它看做是弦的激發(fā)過(guò)程。

1.2 部分子的相互作用

部分子的相互作用是通過(guò)Zhang’s Parton Cascade[6](ZPC)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。目前ZPC模型只考慮了兩個(gè)部分子之間的彈性碰撞。 兩個(gè)部分子之間的相互作用主要是通過(guò)玻爾茲曼輸運(yùn)方程來(lái)描寫(xiě)：

(3)

其中σ是部分子的散射截面，f是部分子的分布函數(shù)。在ZPC模型里面，兩個(gè)部分子的相互作用截面是用膠子的散射截面來(lái)進(jìn)行計(jì)算的。那么根據(jù)微擾QCD，部分子相互作用的總截面：

(4)

1.3 強(qiáng)子化

在AMPT的默認(rèn)版本中，是通過(guò)Lund弦直接碎裂成為強(qiáng)子。在弦融化的版本中，強(qiáng)子化是通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的夸克組合模型來(lái)實(shí)現(xiàn)的。主要表現(xiàn)在兩個(gè)距離最近的部分子形成介子，距離最近的3個(gè)部分子則形成重子。

1.4 強(qiáng)子之間的相互作用

此部分主要是運(yùn)用ART[7]模型來(lái)反應(yīng)末態(tài)強(qiáng)子之間的相互作用(包括強(qiáng)子重散射)，以及各種共振態(tài)粒子的衰變，還有各種粒子相互作用的反應(yīng)道和反應(yīng)類型。目前，在ART模型中主要包括了重子-重子，重子-介子，介子-介子散射[8]。在AMPT模型中把NTMAX設(shè)置為3，就相當(dāng)于關(guān)閉強(qiáng)子重散射。

2 計(jì)算結(jié)果與分析

圖1分別比較了考慮和忽略強(qiáng)子重散射的情況之下，π,p橢圓流隨橫動(dòng)量變化特征，我們可以看到在小pT的范圍之內(nèi)π,p的橢圓流是滿足質(zhì)量次序特征(mass-ordering)。所謂質(zhì)量次序特征是指在小pT的范圍之內(nèi)v2隨末態(tài)強(qiáng)子質(zhì)量減小而增大的特征，質(zhì)量次序關(guān)系也是符合相對(duì)論性流體力學(xué)規(guī)律的。從圖1也可以發(fā)現(xiàn)：與忽略強(qiáng)子重散射過(guò)程比較，如果考慮強(qiáng)子重散射過(guò)程，橢圓流表現(xiàn)為明顯的質(zhì)量劈裂效應(yīng)，橢圓流的質(zhì)量劈裂效應(yīng)會(huì)加強(qiáng)[9]。所謂橢圓流的質(zhì)量劈裂效應(yīng)是指質(zhì)量次序特征在某一特定情況下被加大現(xiàn)象。這個(gè)主要是因?yàn)樵谟袕?qiáng)子重散射的情況下，一些處于共振態(tài)的強(qiáng)子會(huì)衰變?yōu)楸容^穩(wěn)定的末態(tài)強(qiáng)子，比如π,p，從而會(huì)改變橢圓流的值。

圖1 空心三角形和空心正方形分別代表的是AMPT模型考慮了強(qiáng)子和部分子重散射的π,p橢圓流分布；實(shí)心三角形和實(shí)心正方形分別表示的只考慮部分子重散射而忽略強(qiáng)子重散射的π,p橢圓流分布。

圖2 空心正方形表示AMPT模型不考慮部分子和強(qiáng)子所有重散射對(duì)應(yīng)的橢圓流分布， 實(shí)心正方形表示的是AMPT模型只考慮了強(qiáng)子重散射但忽略了部分子重散射的橢圓流分布。

圖3 實(shí)心三角形表示AMPT模型不考慮部分子重散射但考慮了強(qiáng)子重散射對(duì)應(yīng)的橢圓流分布， 空心三角形表示的是AMPT模型考慮了所有強(qiáng)子重散射和部分子重散射的橢圓流分布。

3 結(jié)果與分析

本文主要是利用AMPT模型詳細(xì)研究了強(qiáng)子和部分子重散射對(duì)橢圓流的影響。證實(shí)了強(qiáng)子重散射會(huì)增強(qiáng)橢圓流的質(zhì)量劈裂，部分子重散射會(huì)對(duì)大橫動(dòng)量橢圓流部分產(chǎn)生重要影響。

通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)：(1)橢圓流主要來(lái)自于部分子和強(qiáng)子的重散射，也即是沒(méi)有部分子和強(qiáng)子的重散射，就沒(méi)有橢圓流。如果在此基礎(chǔ)上只考慮強(qiáng)子重散射，忽略部分子重散射，會(huì)發(fā)現(xiàn)橢圓流會(huì)有一個(gè)相對(duì)很大的值，換句話來(lái)說(shuō)，即使是在強(qiáng)子化之前沒(méi)有橢圓流，由于強(qiáng)子重散射也會(huì)產(chǎn)生橢圓流，這主要是因?yàn)閺?qiáng)子重散射會(huì)改變了末態(tài)強(qiáng)子在動(dòng)量空間的分布。(2)橢圓流的小橫動(dòng)量主要是來(lái)自于強(qiáng)子重散射的貢獻(xiàn)，而大橫動(dòng)量橢圓流主要來(lái)自部分子重散射的貢獻(xiàn)。

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責(zé)任編輯 喻曉敏

The effect of hadronic rescattering on elliptic flow with AMPT model

ZHOU Jing， WU Ke-jun， FENG Sheng-qin

(College of Science, China Three Gorges University, Yichang 443002, Hubei, China)

AMPT；hadronicrescattering；partonicrescattering;ellipticflow

O571.6

A

1003-8078(2016)06-0041-03

2016-08-21 doi 10.3969/j.issn.1003-8078.2016.06.12

周京，男，湖北黃州人，在讀碩士研究生，主要研究方向?yàn)楦吣芎宋锢怼?/p>

馮笙琴，男，湖北黃梅人，教授，主要研究方向?yàn)楦吣芎宋锢怼?/p>

國(guó)家自然科學(xué)基金(11475068;11247021;11447023)。