用AMPT模型研究部分子和强子重散射对椭圆流的影响

周 京， 吴科军， 冯笙琴

(三峡大学 理学院，湖北 宜昌 443002)

用AMPT模型研究部分子和强子重散射对椭圆流的影响

周 京， 吴科军， 冯笙琴

(三峡大学 理学院，湖北 宜昌 443002)

本文主要是用AMPT 模型研究在能量为200GeV的Au-Au碰撞中部分子和强子重散射对椭圆流的影响。通过研究发现：强子重散射可以增大椭圆流的质量劈裂效应，部分子重散射会对大横动量椭圆流部分产生重要影响。

AMPT；强子重散射；部分子重散射；椭圆流

相对论重离子碰撞的一个主要目标就是产生夸克胶子等离子体(QGP)，并且研究QGP的性质。 椭圆流主要是由于两个碰撞核在碰撞时重叠部分会形成一个类似于杏仁核的区域[1]，进而，在横向平面上会产生不同的压强梯度[2]，最终会形成粒子在横向平面动量空间上分布的各向异性。椭圆流是相对论非中心核-核集体运动所表现出来的一个重要特性。而强子重散射主要是反应末态强子之间的相互作用。椭圆流的各向异性可以通过方位角的傅里叶展开来进行分析[3]。

(1)

这里φ是反应方位角，椭圆流的傅里叶系数是，

(2)

其中<…>是对全部事件中的所有粒子求平均值。

1 AMPT 模型简介

AMPT模型是描述相对论重离子碰撞的一种混合输运模型，它主要是包括了四个部分：

1.1 初始状态

其中的初始部分的条件是由HIJING[4]来描述，主要就是给出初始激发弦以及喷注部分子在坐标空间和动量空间的分布情况[5]。其中核子在横平面的分布形式为Woods-Saxon分布，并且核-核碰撞的次数是用Glauber模型来计算。碰撞产生的部分子的过程分为软过程和硬过程。其中硬过程是指动量转移大于2GeV的反应过程，这一部分是可以通过微扰QCD直接计算。而软过程由于无法直接计算，就把它看做是弦的激发过程。

1.2 部分子的相互作用

部分子的相互作用是通过Zhang’s Parton Cascade[6](ZPC)来实现的。目前ZPC模型只考虑了两个部分子之间的弹性碰撞。 两个部分子之间的相互作用主要是通过玻尔兹曼输运方程来描写：

(3)

其中σ是部分子的散射截面，f是部分子的分布函数。在ZPC模型里面，两个部分子的相互作用截面是用胶子的散射截面来进行计算的。那么根据微扰QCD，部分子相互作用的总截面：

(4)

1.3 强子化

在AMPT的默认版本中，是通过Lund弦直接碎裂成为强子。在弦融化的版本中，强子化是通过一个简单的夸克组合模型来实现的。主要表现在两个距离最近的部分子形成介子，距离最近的3个部分子则形成重子。

1.4 强子之间的相互作用

此部分主要是运用ART[7]模型来反应末态强子之间的相互作用(包括强子重散射)，以及各种共振态粒子的衰变，还有各种粒子相互作用的反应道和反应类型。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设置为3，就相当于关闭强子重散射。

2 计算结果与分析

图1分别比较了考虑和忽略强子重散射的情况之下，π,p椭圆流随横动量变化特征，我们可以看到在小pT的范围之内π,p的椭圆流是满足质量次序特征(mass-ordering)。所谓质量次序特征是指在小pT的范围之内v2随末态强子质量减小而增大的特征，质量次序关系也是符合相对论性流体力学规律的。从图1也可以发现：与忽略强子重散射过程比较，如果考虑强子重散射过程，椭圆流表现为明显的质量劈裂效应，椭圆流的质量劈裂效应会加强[9]。所谓椭圆流的质量劈裂效应是指质量次序特征在某一特定情况下被加大现象。这个主要是因为在有强子重散射的情况下，一些处于共振态的强子会衰变为比较稳定的末态强子，比如π,p，从而会改变椭圆流的值。

图1 空心三角形和空心正方形分别代表的是AMPT模型考虑了强子和部分子重散射的π,p椭圆流分布；实心三角形和实心正方形分别表示的只考虑部分子重散射而忽略强子重散射的π,p椭圆流分布。

图2 空心正方形表示AMPT模型不考虑部分子和强子所有重散射对应的椭圆流分布， 实心正方形表示的是AMPT模型只考虑了强子重散射但忽略了部分子重散射的椭圆流分布。

图3 实心三角形表示AMPT模型不考虑部分子重散射但考虑了强子重散射对应的椭圆流分布， 空心三角形表示的是AMPT模型考虑了所有强子重散射和部分子重散射的椭圆流分布。

3 结果与分析

本文主要是利用AMPT模型详细研究了强子和部分子重散射对椭圆流的影响。证实了强子重散射会增强椭圆流的质量劈裂，部分子重散射会对大横动量椭圆流部分产生重要影响。

通过分析发现：(1)椭圆流主要来自于部分子和强子的重散射，也即是没有部分子和强子的重散射，就没有椭圆流。如果在此基础上只考虑强子重散射，忽略部分子重散射，会发现椭圆流会有一个相对很大的值，换句话来说，即使是在强子化之前没有椭圆流，由于强子重散射也会产生椭圆流，这主要是因为强子重散射会改变了末态强子在动量空间的分布。(2)椭圆流的小横动量主要是来自于强子重散射的贡献，而大横动量椭圆流主要来自部分子重散射的贡献。

[1] Shuryak E V,Zahed I. Rethinking the Properties of the Quark-Gluon Plasma at[J]. Phys. Rev. C，2004，021901(70)：1-2．

[2] He L, Edmonds T,Lin Z W,etal. Anisotropic parton escape is the dominant source of azimuthal anisotropy in transport models[J]. Phys. Lett. B，2016，506(753)：1-2．

[3] Li L, Li N,Wu Y. Hadronic Transport Effects on Elliptic Flow [J]. Chin. Phys. C，2013，423(36)：1-3.

[5] Wang X N,Gyulassy M. HIJING: A Monte Carlo model for multiple jet production in pp, p A, and A A collisions[J]. Phys. Rev. D，1991，3501(44)：3-5.

[6] Zhang B. ZPC 1.0.1: a parton cascade for ultrarelativistic heavy ion collisions [J]. Comput. Phys. Commun. ，1998，193(109)：4-5.

[7] Andersson B, Gustafson G, Ingelman G,etal. Parton fragmentation and string dynamic Phys. Rept.，1983，31(97)：1-6.

[8] Li B A, Ko C M. Formation of superdense hadronic matter in high energy heavy-ion collisions[J]. Phys. Rev. C, 1995,2037(52):2-20.

[9] Hirano T, Heinz U W, Kharzeev D,etal. Mass ordering of differential elliptic flow and its violation for φ mesons[J]. Phys. Rev. C，2008，044909(77)：2-8.

责任编辑 喻晓敏

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，湖北黄州人，在读硕士研究生，主要研究方向为高能核物理。

冯笙琴，男，湖北黄梅人，教授，主要研究方向为高能核物理。

国家自然科学基金(11475068;11247021;11447023)。