相对论重离子碰撞中的电磁场相关研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 陈毅 |
| 答辩日期 | 2021 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所) |
| 导师 | 马国亮 |
| 关键词 | 电磁场 重离子碰撞 EKMW模型 KMW模型 夸克胶子等离子体 手征磁效应 |
| 英文摘要 | 相对论重离子碰撞可以产生高温、高密、解禁闭且手征对称性恢复的夸克胶子等离子体(QGP),同时也会产生迄今为止最强的电磁场,其中电磁场的量级可以达到1019 Gauss。非平庸的高温QCD真空会频繁地发生拓扑涨落和跃迁,因而会引起拓扑荷Qw的改变,并造成强相互作用QCD理论发生局域宇称(P)对称性和电荷共轭-宇称(CP)对称性破缺。解禁闭的QGP介质在QCD真空拓扑跃迁的条件下会产生手征不平衡和净电荷不对称。在强磁场的作用下,具有手征不平衡和电荷不平衡的解禁闭QGP介质中会产生互为对偶的非守恒矢量流Jμ=e∑fqf和非守恒轴矢量流J5μ=e∑fqf,两者分别对应手征磁效应(CME)和手征分离效应(CSE),并分别引起电荷不对称性和手征不对称性。对于手征磁效应,由于手征分离电荷量Qe正比于磁场强度|B|,而电荷不对称性的涨落约正比于磁场强度的平方|B|2,因此磁场强度的精确量化对于进一步准确量化手征磁效应具有非常重要且关键的意义。本文主要围绕电磁场相关研究进行展开,通过对Kharzeev-McLerran-Warringa(KMW)模型中的电磁场进行了全面而深入的拓展和推广,包括运动原子核的电荷分布的一般性推广、纯真空中电磁场的推广和完善、纯电介质中电磁场的推导和构建,以及QGP演化中电磁场的拓展和建立,并且提供了解析型和数值模拟两种电磁场估算方式,最终系统地构建了 Extended-Kharzeev-McLerran-Warringa(EKMW)模型。本文首先对广泛使用的三维电荷分布引入Lorentz收缩效应,以适用于任意质心能量运动的原子核。同时对电荷分布考虑原子核的形变效应,进而将其推广为一般形式的普适电荷分布,使其同时对球对称的原子核和有轴向形变的原子核都适用;本文随后从具有推迟效应的真空中点电荷的李纳-维谢尔(L-W)电磁场公式出发,通过将推广的电荷分布与点电荷的电磁场公式相结合,自然地推广了原本KMW模型中的电磁场公式,拓展了电荷分布的维数并纳入了 Lorentz收缩效应所引起的几何形变。更精细地考虑推迟效应,对重子阻止效应提出推迟修正,更加精确地量化了参与者部分对电磁场的贡献并考虑电磁场强度对电荷纵向位置的依赖性;对于纯电介质情形,本文考虑了导电介质对电磁场的介质反馈效应,将恒定的欧姆电导率σ0引入到有源电介质的Maxwell方程组中,解析地求解得到了点电荷的电磁场公式。通过将推广的电荷分布与纯电介质中点电荷的电磁场公式相结合,最终得到了核-核碰撞中电磁场在纯电介质中的表达式,可适用于时间演化晚期的QGP介质;为了较真实地描述在QGP演化中电磁场的时间演化,本文考虑具有时间依赖的欧姆电导率σ(t)=σ0·θ(t-tσ),并进一步完善了 QGP演化中的电磁场公式。本文得到的EKMW模型从多方面较系统地建立了相对论重离子碰撞中电磁场的估计方法。相比于原始的KMW模型,本文的EKMW模型考虑了多种效应和修正的影响,主要包括原子核的形变效应、重子阻止效应、介质反馈效应(或法拉第电磁感应效应)、推迟效应、Lorentz收缩效应、维度拓展效应、电荷的纵向位置依赖性等。利用改进的EKMW模型,本文对相对论重离子碰撞中磁场强度的时间演化特性和中心度依赖性进行了细致的计算和分析,预言了一种更加合理的磁场强度随碰撞参数的依赖性行为、衰减更慢的磁场时间演化过程。同时,本文的EKMW模型对于晚期磁场强度的预言能满足RHIC实验最高能量上测量的正反∧超子极化差异对磁场强度的限制,这表明了我们改进的EKMW模型具有一定的合理性和可靠性。 |
| 语种 | 中文 |
| 源URL | [http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/33914]  |
| 专题 | 中科院上海应用物理研究所2021-2022年 |
| 作者单位 | 1.中国科学院上海应用物理研究所 2.中国科学院大学; |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 陈毅. 相对论重离子碰撞中的电磁场相关研究[D]. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所). 2021. |
入库方式： OAI收割
来源：上海应用物理研究所
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