共振粒子

相對論重離子碰撞產生大量粒子， 這些粒子包括重子、介子、奇異粒子，它們的反粒子，還有粲粒子和γ光子等。他們大都以共振形態存在，因此稱為共振粒子。

基本介紹

• 中文名：共振粒子
• 外文名：Resonance particles
• 類型：微觀粒子
• 含義：相對論重離子碰撞產生
• 學科：物理

概念

從共振粒子產生的特點、份額、各種分布（空間分布、能量分布等）以及它們的相互關係中探索OGP信號，研究大致分為兩類，一類把 “ 個體”作為研究對象，例如把k/π作為研究對象，研究重離子碰撞中k+/π+增加現象，探索這種增加的起因以及它和OGP的形成有何關聯等；再例如把J /ψ作為研究對象，研究在重離子碰撞中J /ψ被壓縮的現象，探索它的起因以及它和 OGP 的關係等。在這類研究中，對 “ 個體”的研究比較深入細緻， 研究其原因、規律、特點等，通常把它們當著 OGP 信號加以研究。另一類把反應中的粒子 “ 整體”作為研究對象， 研究它所具有的巨觀性質、巨觀特性以及帶來的其他重要信息。我們研究的是整個強子系統，利用統計理論研究強子系統的巨觀性質。

共振粒子

共振粒子化學勢和粒密度、能密度

根據實驗中得到的一批強子實驗數據（ 粒子數或粒子數比率）和理論計算的相應量對比，就可以確定溫度和化學勢等參數值，由此就可以得到粒子系統的溫度、粒子密度和能量密度等數值 . 根據已提供的AGS，SPS和RHIC 3個能區的實驗數據，人們已從統計理論獲得了這 3 個能區的巨觀量， 也研究了這 3 個能區的巨觀量特徵。隨著反應能量的增高，粒子系統溫度、粒密度和能密度也隨著增大，在RHIC 能區，溫度可達170—180MeV。一般人們把OGP的溫度定義為OCD界定的溫度160—200MeV，因此對強子系統的統計理論計算表明 RHIC 能區已接近OGP的溫度條件。在尋求 OGP 形成的條件和了解接近 OGP 的程度中，統計理論起著重要的作用。

圖一

化學勢

首先研究化學勢的計算結果。溫度由120—180MeV變化（這裡假設到180MeV系統仍是強子氣體），圖1是重子化學勢和奇異子化學勢作為淨重子密度的函式變化。ρ_B由0—0. 6 取值，ρ_B和ρ_S計算中把所有質量小於 2GeV 的強子（重子和介子）都包括了進來，溫度由120—180MeV變化。首先注意到同樣溫度下重子化學勢比奇異子化學勢大， 因此奇異子產生比重子容易。第 2 部分已經指出， K⁺介子的化學勢等於奇異子的化學勢，核子化學勢等於重子化學勢，這表明 K⁺介子的產生相對於核子產生較容易。其次注意到系統溫度增加，化學勢減小，有利於粒子產生。在 AGS，SPS 和 RHIC 3 個能量中，AGS 能量最低，化學勢最大，產生粒子最少；而 RHIC能量高，化學勢小，產生粒子多。最後還注意到化學勢和淨重子密度之間具有單調變化關係， 在低淨重子密度， 特別低於 0.05fm，各種能量下的化學勢都迅速降低且趨於零，但這種狀態不易達到，因為核反應中必定帶入核子，淨重子密度必定為一定的數值。

圖二

粒密度和能密度

總粒子密度（包括所有強子和反粒子）和能量密度是兩個重要的量，圖2和圖3是它們分別隨淨重子密度的變化，基本呈線性關係。隨淨重子密度增大，粒密度和能密度線性增大，這證明用重的離子進行反應比用輕的離子反應較有利，因為在這樣的條件下淨重子密度大一些，產生的總粒密度和能密度會大一些。另外可以看到，核溫度越高，產生的粒密度和能密度越大。這裡估算一下核溫度為180MeV和160MeV 時總粒密度相對於正常粒密度（0.16fm^-3）的倍數：T = 180MeV（RHIC能區）時，n/n₀ = 5—8；T = 160MeV（SPS能區）時，n/n₀ = 3—6。

圖3

圖4是取淨重子密度為 0.1fm^-3時各種粒子成分隨溫度的變化。從圖中可以看出各種粒子成分的密度都隨溫度升高而增大，但增加的速率卻不同。很明顯介子特別是輕介子上升的速率比重子上升快得多，另外可以看到在不同的溫度下各種粒子占有比重是不同的。當核溫在132MeV（AGS 能量）以下時主要粒子成分為重子，超過這個溫度時，π、ρ等輕介子迅速大量產生成為主要粒子成分，當溫度超過152MeV（SPS能量）時，奇異子的產生就 超過重子的產生，其中K介子產生比奇異子產生上升得快，當溫度超過163MeV（SPS 能量）時，K介子產生超過重子。因此超過這個溫度的核物質可以稱為介子物質。152MeV 和163MeV 都是SPS 能量的重要特徵溫度。可以看出，反重子雖然隨溫度增加而增大，但增大得非常緩慢，而且它的密度始終最小。

圖4