我们研究了在√sNN≈3.0-30GeV中心区Au+Au碰撞中Λ定向流对Λ势的敏感性。由手性有效场理论(χEFT)获得的Λ势用于微观传输模型,该模型是相对论量子分子动力学的矢量版本。我们发现,由χEFT获得的密度相关Λ势(假设势的动量依赖性较弱)重现了STAR合作在束流能量扫描程序中测得的Λ定向流的快速性和束流能量依赖性。虽然Λ定向流对势的密度依赖性不敏感,但它易受动量依赖性的影响。我们还表明,基于冲击波模型的流体动力学图预测质子、Λ 和 Ξ 定向流的相似性,但 Ω 重子的定向流与其他重子略有不同。我们还表明,夸克聚结预测超子的定向流具有不同的快度依赖性。这些研究表明,对超子定向流快度依赖性的广泛测量可能为高能重离子碰撞中产生的热致密物质的性质提供重要信息。
在对称核碰撞中,定向流是快度的奇函数。在对称重离子碰撞中产生的带电粒子的快度奇定向流v 1 的观测结果 [4–7] 表明,前向-后向对称性被破坏。在碰撞的动态模型中,这是由于初始条件的不对称造成的 [8–20]。在非中心碰撞中,初始状态预计会破坏前向-后向对称性。在流体动力学模型中,定向流可以用相对于碰撞轴倾斜的火球膨胀来解释 [12]。该现象学模型可以描述测量到的带电粒子定向流。但是,它无法解释观察到的已识别粒子定向流分裂 [6, 21]。具体来说,测量到的质子和反质子的定向流是不同的,而在流体动力学模型中,相同质量的粒子预计会有类似的集体流。重离子碰撞的动力学或混合模型无法解释在不同能量下识别的粒子观察到的定向流[13, 15, 18, 22–25]。这个长期存在的问题可以通过假设火球中的重子分布是不均匀的来解决。重子化学
摘要。我们研究了重子化学势 µ B 对平衡和非平衡状态下夸克胶子等离子体 (QGP) 特性的影响。平衡状态下 QGP 的描述基于动态准粒子模型 (DQPM) 中的有效传播子和耦合,该模型与格点量子色动力学 (QCD) 中解禁温度 T c 以上的部分子系统的状态方程相匹配。我们计算了(T,µ B)平面内的传输系数,例如剪切粘度η 与体积粘度 ζ 与熵密度 s 之比,即 η/s 和 ζ/s,并将其与 µ B = 0 时的其他模型结果进行比较。QGP 的非平衡研究是在部分子-强子-弦动力学 (PHSD) 传输方法中进行的,该方法扩展到部分子领域,通过明确计算在实际温度 T 和重子化学势 µ B 下评估的每个单独时空单元中部分子散射的总和微分部分子散射截面(基于 DQPM 传播子和耦合)。在相对论重离子碰撞的不同可观测量中研究了它们的 µ B 依赖性的轨迹,重点关注 7.7 GeV ≤ √ s NN ≤ 200 GeV 能量范围内的定向和椭圆流系数 v 1 、v 2。
重离子碰撞计划的目标是,其质心能量在几 GeV 到几百 GeV 范围内,研究所产生的致密重子介质的性质,特别是它的状态方程 (EoS) 和传输系数。流体动力学方法对于实现这一目标至关重要,因为它可以相对轻松地纳入不同的状态方程。流体动力学方法在高能 √ s NN = 200 GeV 及以上的核 - 核碰撞中的应用非常成功。在那里,人们通常将动力学分为初始状态和后续流体阶段,其中发生初始硬散射,据称会导致介质的各向同性或有效流化,其中演化由流体动力学方程控制。然而,在模拟较低能量的重离子碰撞时,人们面临着一个挑战。入射原子核的洛伦兹收缩并不强,两个原子核完全穿过对方并发生所有初级 NN 散射需要几 fm / c 的时间。在发生第一次核子-核子散射的区域可能已经形成了稠密介质,而最后的核子仍在接近它们第一次相互作用的点。多流体动力学是一种优雅但现象学的方法,可以解释中能级原子核-核碰撞的复杂时空图景。在多流体方法中,人们将入射原子核近似为两个冷且富含重子的团块
重离子碰撞物理学的主要目标之一是探索奇异物质态的性质,即热、致密且难相互作用的重子物质。它可以在实验室中通过相对论能量下的重核碰撞来重现。格点量子色动力学 (QCD) 计算表明,在高能和低重子密度下,夸克胶子等离子体 (QGP) 到强子气体的转变是平稳的 [1]。人们普遍认为,最终以三临界点结束的一级相变发生在 √ s = 3 至 10 GeV 之间的能量范围内,例如,参见 [2] 及其参考文献。各种过去和正在进行的实验,如相对论重离子对撞机 (RHIC) 上的束流能量扫描 (BES) 和 BES II [ 3 , 4 ]、欧洲核子研究中心的超级质子同步加速器 (SPS) 上的实验,都在探索与金和铅离子束的碰撞,以发现上述能量范围内的任何特殊性。然而,到目前为止,还没有观察到一级相变和三临界点。未来的实验,如基于核子加速器的离子对撞机设施 (NICA) 和反质子和离子研究设施 (FAIR) 旨在以更高的亮度在给定能量下进行碰撞,这让我们有希望在那里看到一些新的东西。观察相变的困难源于许多因素。其中一些是QGP相存在时间极短(大约10 − 24 fm/ c),系统中粒子数少,物质在坐标和动量空间中都具有高度各向异性等。探测器记录的所有有价值的信息大约是数千个具有相应能量和动量的粒子。因此,很难对它们来自的介质做出任何合理的假设。
当核子被奇异数S = -1的超子(如Λ、Σ)取代时,原子核就转变为超核,从而可以研究超子-核子(Y-N)相互作用。众所周知,二体Y-N和三体Y-N-N相互作用,特别是在高重子密度下,对于理解致密恒星的内部结构至关重要[1,2]。杰斐逊实验室[3]对Λ-p弹性散射和J-PARC[4,5]对Σ−-p弹性散射进行了精确测量,最近获得了新结果,这可能有助于限制中子星内部高密度物质的状态方程。直到最近,几乎所有的超核测量都是利用轻粒子(如e、π+、K−)诱导的反应进行的[6–8],其中从超核的光谱性质来分析饱和密度附近Y-N相互作用。利用重离子碰撞中的超核产生来研究Y-N相互作用和QCD物质的性质是过去几十年来人们感兴趣的主题[9–13]。然而,由于统计数据有限,测量主要集中在轻超核的寿命、结合能和产生产额[12,14,15]。热模型[16]和带有聚结后燃烧器的强子输运模型[17,18]计算预测在高能核碰撞中,特别是在高重子密度下,会大量产生轻超核。各向异性流动通常用于研究高能核碰撞中产生的物质的性质。由于其对早期碰撞动力学的真正敏感性 [19–22],动量空间方位分布的傅里叶展开的一阶系数 v 1 ,也称为定向流,已对从 π 介子到轻核的许多粒子进行了分析 [23– 28]。集体流是由此类碰撞中产生的压力梯度驱动的。因此,测量超核集体性使我们能够研究高重子密度下 QCD 状态方程中的 Y - N 相互作用。在本文中,我们报告了在质心能量 √ s NN = 3 GeV Au+Au 碰撞中首次观测到 3 Λ H 和 4 Λ H 的定向流 v 1。数据由 2018 年在 RHIC 上使用固定靶 (FXT) 装置的 STAR 实验收集。能量为 3.85 GeV/u 的金束轰击厚度为 1% 相互作用长度的金靶,该靶位于 STAR 的时间投影室 (TPC) 入口处 [29]。TPC 是 STAR 的主要跟踪探测器,长 4.2 m,直径 4 m,位于沿束流方向的 0.5 T 螺线管磁场内。沿束流方向每个事件的碰撞顶点位置 V z 要求在目标位置的 ± 2 cm 范围内。
过去十年,我们见证了一系列成果丰硕的实验研究,其中低能中子束用于研究基本相互作用。这项工作包括宇称和时间反转对称性破坏、重子不守恒、弱相互作用、基本常数、电荷守恒和中子干涉术以及其他各种研究。这项工作对粒子物理学、核物理学、天体物理学和宇宙学具有重要意义。过去,这项工作的地理重点是法国格勒诺布尔劳厄-朗之万研究所 (ILL) 的高通量反应堆,并在德国和苏联的其他反应堆上投入了大量精力。虽然美国的研究人员在这一领域发挥了一定领导作用,但由于美国缺乏合适的低能中子设施,美国无法做出更大的贡献。
JUSTINE HAUPT 仪器部科学助理 Justine Haupt 是布鲁克海文实验室的仪器开发人员,在光学、机械和电气工程方面拥有丰富的经验。她是实验室指导的研发项目的联合首席研究员,该项目名为“用于长距离纠缠光子分布的自由空间光学链路”。她还是 4 口径 21 厘米宇宙学演示射电望远镜(称为重子测绘实验)的持续贡献者,也是目前正在智利建设的 Vera C. Rubin 天文台传感器开发工作的主要贡献者。Haupt 是纽约州南奥尔德卡斯特天文台的董事会成员,她在那里担任射电天文学主席,并积极参与天文学和 STEM 推广。Haupt 还拥有一家开源技术公司 Sky's Edge。
在本论文集中,我们回顾了量子计算在格点场理论中的应用的最新进展。量子计算提供了模拟格点场理论的前景,这些理论的参数范围在很大程度上是传统蒙特卡罗方法无法达到的,例如有限重子密度、拓扑项和非平衡动力学的符号问题影响范围。已经完成了 (1+1) 维格点规范理论的首个概念验证量子计算,并开发了首个 (1+1) 和 (2+1) 维格点规范理论的资源高效量子算法。实现 (3+1) 维格点规范理论(包括格点 QCD)的量子计算需要逐步改进量子硬件和量子算法。在回顾这些要求和最新进展之后,我们讨论了主要挑战和未来方向。