rhic上新型缪子探测器及其触发数据中y粒子产额的研究

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1、RHIC上新型缪子探测器及其触发数据中Υ粒子产额的研究(申请清华大学工学博士学位论文)培养单位：工程物理系学科：核科学与技术研究生：黄欣杰指导教师：王义教授二○一七年十一月StudyoftheMounTelescopeDetectoratRHICandtheUpsilon(nS)ProductioninGold-GoldCollisionsat√sNN=200GeVDissertationSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentofther

2、equirementforthedegreeofDoctorofPhilosophyInNuclearScienceandTechnologybyXinjieHuangDissertationSupervisor:ProfessorYiWangNovember,2017摘要摘要过去十几年的实验数据证明，人类已经在相对论重离子对撞机（RHIC）和大型强子对撞机（LHC）的高能重离子碰撞实验中制造出了一种夸克和胶子从强子中退禁闭的物质形态——夸克胶子等离子体（QGP）。在QGP中，由重夸克和其反夸克组

3、成的束缚态重夸克偶素会因色荷的德拜屏蔽而熔解。重夸克偶素在重离子碰撞中产额的压低是QGP形成的一个直接信号。Υ是由底夸克和反底夸克组成的重夸克偶素。相比于较轻的重夸克偶素如J/ψ，Υ受重产生效应的影响少，与强子的非弹性碰撞散射截面也小，因此是更干净的探针。此外，底夸克偶素各能态的熔解温度随其束缚能的不同而明显不同，因此可以通过测量Υ不同能态产额的压低情况获得碰撞产生QGP的温度信息。Υ各能态都有可观的双轻子衰变分支比，RHIC上已有的Υ产额的测量都通过双电子衰变道进行。相比于电子，缪子受韧致辐射影

4、响较小。因此通过双缪子通道重建Υ可以获得更好的质量分辨能力，从而将Υ的基态和激发态分开，以测量Υ不同能态产额的压低情况。论文致力于RHIC-STAR上的缪子探测系统MTD的研发，实现了STAR上缪子的触发和甄别。论文利用宇宙线数据对MTD研发模块和安装完毕后的MTD全系统进行了刻度，刻度后MTD的时间分辨能力好于100ps，空间分辨能力约1cm，满足了物理需求。论文对MTD触发的RHIC2014年获取的s=200GeVAu+Au碰撞数据进NN行了物理分析，首次在RHIC上通过双缪子通道重建Υ，成功

5、区分Υ的基态和激发态，并得到了Υ各态在不同横动量（p）及中心度区间内的微分产额。分析首次T得到了RHIC上Υ各态在不同p区间内的核修正因子RAA，并发现在高p区间ΥTT的激发态的压低有减轻的趋势。Υ各态在不同中心度区间内的RAA的对比显示，中心碰撞中Υ的激发态的压低比基态更显著。不同中心度区间内Υ的RAA数据与多种理论计算结果对比显示，中心碰撞下Υ的RAA数据与采用强束缚Υ态在QGP中顺次熔解的理论更为相符。论文得到的RHIC中Υ基态的RAA与LHC结果一致，这表明RHIC及LHC碰撞产生的介质的

6、温度都不足以将Υ基态溶解。关键词：夸克胶子等离子体；重夸克偶素；压低；缪子探测器；刻度IAbstractAbstractDatatakenoverthelastdecadedemonstratedthatahot,densemediumwithpartonicdegreesoffreedom,calledtheQuark–GluonPlasma(QGP),hasbeencreatedinheavyioncollisionsatRHICandLHC.Thesuppressionofquarkonia

7、inthemediumduetoDebyescreeningwasproposedasadirectsignatureoftheQGPformation.Comparedtocharmonia,bottomoniasuffermuchlessfromboththeregenerationcontributionduetocoalescenceofdeconfinedcharm-anticharmpairsandtheco-moverabsorption.Furthermore,differentb

8、ottomoniumstatesmaydissociateatdifferenttemperatures,knownas"sequentialmelting",whichcanbeusedtoconstrainthetemperatureoftheQGP.Quarkoniadecayintodileptonswithaconsiderablebranchingratio.Quarkoniummeasurementshavebeenpreviouslyperformedwiththe