Center of mass energy and system-size dependence of photon production at forward rapidity at RHIC

We present the multiplicity and pseudorapidity distributions of photons produced in Au + Au and Cu + Cu collisions at root(NN)-N-s = 62.4 and 200 GeV. The photons are measured in the region -3.7 < eta < -2.3 using the photon Multiplicity detector in the STAR experiment at RHIC. The number of photons produced per average number of participating nucleon pairs increases with the beam energy and is independent of (lie collision centrality. For collisions with similar average numbers of participating nucleons the photon multiplicities are observed to be similar for An + Au and Cu + Cu collisions at a given beam energy. The ratios of the number of charged particles to photons in the measured pseudorapidity range are found to be 1.4 +/- 0.1 and 1.2 +/- 0.1 for root(NN)-N-s = 62.4 and 200 GeV, respectively. The energy dependence of this ratio could reflect varying contributions from baryons to charged particles, while mesons are the dominant contributors to photon production in the given kinematic region. The photon pseudorapidity distributions normalized by average number of participating nucleon pairs, when plotted as a function of eta-Y-beam, are found to follow a longitudinal scaling independent of centrality and colliding ion species at both beam energies. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

TRITON-(HE)-H-3 RELATIVE AND DIFFERENTIAL FLOWS AND THE HIGH DENSITY BEHAVIOR OF NUCLEAR SYMMETRY ENERGY

Using a transport model coupled with a phase-space coalescence after-burner we study the triton-He-3 relative and differential transverse flows in semi-central Sn-132 + Sn-124 reactions at a beam energy of 400 MeV/nucleon. We find that the triton-He-3 pairs carry interesting information about the density dependence of the nuclear symmetry energy. The t-He-3 relative flow can be used as a particularly powerful probe of the high-density behavior of the nuclear symmetry energy.

重离子碰撞中粒子发射的同位旋效应

本文首先介绍了当前核物理的热点问题之一，放射性核束物理中的对称能密度依赖性问题。讨论了对称能的概念、研究意义、介绍了了重离子碰撞输运模型IBUU04。接下来，文章主要研究的是重离子反应中粒子发射的同位旋效应，从而进一步研究对称能的信息。基于IBUU04输运模型，模拟了Sn的两种同位素124Sn+124Sn和112Sn+112Sn在束流能量为50MeV每核子，碰撞参数为2 fm，4 fm，8 fm 的核反应。利用反应的数据，分析了n/p和双n/p的对称能效应以及碰撞参数的依赖性。结果表明：在大碰撞参数的碰撞中，高能核子的双中质比有很明显的对称能效应。同时，还研究了能量为400MeV/A，Sn的同位素的反应中π介子的产生，π-/π+、双π-/π+ 的对称能效应。文章的结尾，我们讨论了A=3的镜像核t和3He发射的对称能效应及碰撞参数依赖性，t-3He流的对称能效应，t/3He同n/p的发射关联。结果表明：在丰中子反应系统,中心碰撞下t/3He同n/p有着关联;大碰撞参数下t/3He有较好的对称能效应，t-3He相对流和微分流有着较好的对称能效应。最后，我们给出了本文的基本结论，就当前工作中的问题和今后发展的方向做出了的展望

GeV能区重离子碰撞中碎片的形成和核穿透效应

分析了从0.4至1.2GeV/u 的Ni+Ni和Pb+Pb重离子碰撞过程中的径向流，核穿透等动力学现象及其对碎片形成的影响，得出如下结果： 实验结果发现，从出射粒子的快度分布可以看出，越重的粒子产额越小，且较容易出现在弹靶核快度区域，并且系统越重越有利于碎片的形成。不同快度区间的出射粒子的平均质量数可以说明，碎片不仅来自于弹靶核的碎裂，同时“火球”区域的轻核子凝聚也是一重要来源，对于不同的系统和不同的入射能量，两者的贡献不同。在某一入射能量的某一碰撞系统，不同质量数的粒子的产额随质量数满足很好的指数下降的关系，其斜率随快度绝对值的变化与系统质量相关，……，说明重碎片可能来自弹靶核的碎裂，而随着系统质量的增加，“火球”区域的轻核子凝聚变得越来越重要。 根据冲击波模型假设的出射粒子的平均动能随粒子的质量数的线性变化关系，提取出径向流，发现径向流随入射能量的增高而增高，并且系统越重，径向流越明显。并且发现出射粒子的横向快度分布比纵向快度分布窄，说明碰撞过程中存在部分穿透，并且穿透对系统的大小和入射能量有很强的依赖关系，经“Vartl”定量的描述，发现随着入射能量升高系统的变轻，穿透现象越明显，并且发现径向流与核阻止有很明显的关联关系。 经过理论结果与实验结果的对比，可以发现例如径向流、核穿透等动力学因素对碎片的形成有很明显的影响。同时为提取核物质状态方程（EOS）提供了有用的数据

重离子耗散反应中的长程关联

本论文介绍了重离子耗散反应产物激发函数中能量结构研究的概况及相关的理论模型，描述了重离子耗散反应激发函数测量实验的基本技术和数据分析方法，并着重分析了19F+27Al耗散反应产物激发函数之间的关联特性。重离子耗散反应产物激发函数的涨落结构研究，是分析重离子耗散反应中各物理量随时间的演化过程的有效方法。本论文报道了实验室系110.25―118.75MeV 19F+27Al耗散反应产物激发函数测量的实验结果，通过对激发函数的涨落结构进行关联函数分析，结合有关理论模型，探讨了耗散反应产物激发函数的能量结构的物理本质。 19F+27Al耗散反应中，不同角度测量到的类弹产物的激发函数之间存在强烈的关联，当出射产物在质心系180±对称时，这种关联有一个极大值。以“时间―功率谱”方法分析数据，运用态叠加原理和宇称守恒在弹靶核组成的中间双核系统的演化过程中，可以合理地解释观测到的实验现象，阐述耗散反应中长程角度关联的物理本质。 19F+27Al耗散反应中，同一角度测量到的不同类弹产物的激发函数之间也存在着强烈的关联。这种关联随着耗散程度的加深而减弱，它与耗散反应的“弛豫”过程是一致的。耗散反应中的这种关联起源于弹靶核组成的中间双核系统中不同角动量之间的干涉以及中间双核系统极其缓慢的退相干过程

中能重离子碰撞中的同位旋效应及非对称核物质的状态方程研究

本论文介绍了放射性核束物理研究的现状以及当前常用的几种同位旋相关的重离子微观输运理论，系统描述了非对称核物质的状态方程、中能重离子碰撞中的同位旋效应以及中子星的性质。基于 Hartree-Fock 理论和扩展的 Skyrme 相互作用，在核物质近似下得到了一个非相对论性的密度、温度和同位旋相关的核物质状态方程 (IEOS)。系统研究了核物质状态方程的同位旋效应。讨论了核子的平均场、核物质的不可压缩系数、核子的有效质量以及核物质临界温度的同位旋相关性，并且给出了核物质饱笔点处的饱和密度、不可压缩系数以及单核子结合能的抛物线规律。同时，探讨了对称能的温度和密度相关性，给出了零温度时对称能的解析表达式，并提出了对称能温度相关性的抛物线规律，发现对称能随着温度的升高而减小。另外，基于以上的同位旋相关的核物质状态方程，对 ALADIN's Caloric Curve 给出了一种静态解释。在传统量子分子动力学 (QMD) 模型的基础上，通过在相互作用平均场、两体碰撞、泡利阻塞、初始化以及碎片构造过程中适当地考虑同位旋自由度，得到了一个同位旋相关的 QMD 模型 (IQMD 模型)。利用IQMD模型系统研究了中能重离子碰撞中的同位旋效应。例如，中能重离子碰撞中同位旋自由度的弛豫、重离子碰撞中核子前平衡发射的同位旋效应、重离子碰撞中的集体流（包括直接流、转动流、挤出流和径向流）及其同位旋相关性、原子核多重碎裂的同位旋效应及其消失、重离子碰撞中的化学不稳定性以及中能重离子碰撞中如何选取事件的碰撞参数及其同位旋效应等。同样，在传统的 Boltzmann-Langevin 方程中适当地考虑同位旋自由度，得到了同位旋相关的Boltzmann-Langevin方程 (IBLE)，利用IBLE研究了 ~(19)Na的产生截面。另外，利用IQMD模型探讨了多重碎裂的"neck" 机制以及重离子碰撞中局域势的有限程效应。基于前面给出的非相对论的核物质状态方程，系统研究了中子星的性质，如中子星的化学组份、质量、结合能、半径、密度剖面、转动惯量及表面红移等。结果表明，使用一些常用的 Skyrme 势参数能够给出与天文学观测相一致的结果。

中能重离子碰撞中的同位旋效应和热核巨共振中的有限力程研究

本论文包括两部分内容，第一部分是关于中能重离子碰撞中的同位旋效应研究。第二部分是热原子核巨共振中有限力程研究。随着放射性次级核束的产生和利用，使得中能重离子碰撞中的同位旋效应研究成为核物理学的重要前沿课题。通过从稳定线到滴线附近大跨度同位旋范围内的重离子反应，使得人们可以提取核物质状态方程和介质中核子－核子碰撞同位旋旋相关截面的知识。我们将量子分子动力学(QMD)改造成为同位旋相关的量子分子动力学(IQMD)，对中能重离子碰撞中同位旋效应进行了深入而系统地研究。在研究丰中子和缺中子系统的多重碎裂过程中，发现了多重碎裂过程的同位旋效应，例如缺中子系统的中等质量碎片多重性大于丰中子系统。这对于了解多重碎裂的机理有重要意义。在研究对同位旋相关的核物质状态方程(对称势)和介质中核子－核子碰撞截面灵敏的观测量过程中，发现前平衡发射中子－质子比在较宽能区内(E<150MeV／u)对同位旋相关的核物质状态方程灵敏，但对介质中同位旋相关的核子-核子碰撞截面不灵敏；而原子核阻止在中能区(费米能

中能重离子碰撞中同位旋效应和晕核结构

本论文主要包括两部分内容，一部分是关于中能重离子碰撞中的同位旋效应和同位旋非对称核物质状态方程，第二部分是改进的Glauber理论和晕核核结构的研究．利用同位旋相关的量子分子动力学模型（IQ＼MD）系统而仔细的研究了同位旋相关的平均场和介质中核子核子碰撞截面对中能重离子碰撞中碎裂和耗散的同位旋效应．研究在国际上首次发现原子核阻止，中等质量碎片多重性和质子（中子）发射数都敏感的依赖于介质中核子一核子碰撞截面的同位旋效应，而对于同位旋相关的平均场（又寸称势）很不灵敏．故这些物理量可以作为提取相对高能范围缺中子系统同位旋相关介质中核子一核子碰撞故面的灵敏探针．另一方而，与前三种物理观测量相反，研究发现在相对较低能区前平衡核子发射中质比和同位旋分馏强度灵敏的依赖于对称势，而对于同位旋相关介质中核子一核子碰撞截面很不灵敏，可以用来提取同位旋相关平均场的知识．在此基础上分别研究了动量相关作用，核介质效应和库仑作用分别对提取上述知识动力学过程的机理和影响，研究发现这三种动力学因素对中能重离子碰撞过程中的同位旋效应有重要影响．例如研究发现核子一核子碰撞的介质效应明显增加了中等质量碎片多重性和核子发射数对于核子一核子碰撞截面的灵敏性．库仑作用降低了同位旋分馏和原子核阻止．但不影响它们分别对平均场和两体碰撞同位旋效应的灵敏性．动量相关作用明显增加了各种物理观测量对于平均场或两体碰撞截面同位旋效应的灵敏性．以上的研究结果对建立同位旋非对称核物质状态方程具有重要的参考价值和学术意义．在考虑量子修正、库仑修正、核子一核子碰撞同位旋效应和假定有效原子核密度分布后将仅适用于计算高能核子对原子核反应总截面的Glouber理论推广到能适用于中低能情况下核一核反应的Glaube理论．研究发现在应用推广的Glauber理论计算中、低能核一核反应截面时，量子修正是重要的．利用修正了的Glauber理论，系统计算了从低能到较高能大量稳定线附近30个核一核反应总截面，在没有可调参数的情况下，都与实验结果较好地符合．在计算晕核与稳定核反应总截面时，发现对于"Be，"Be和" Li等入射晕核，必须考虑它们的晕核结构才能得到与实验符合的反应截面，并可依据反应总截面来提取晕核的密度分布和均方半径等信息，以此来判定晕核的存在。

中能重离子碰撞中激发热核性质同位旋效应的实验研究

中能重离子碰撞中的核反应机制及其形成的高激发热核的性质是中能重离子物理研究的重要领域，而高激发热核性质的同位旋效应研究是这一领域的热点之一。选取了具有不同N亿比的反应体系以研究激发热核性质的同位旋效应。本论文涉及的反应系统三对共六个反应体系：55MeV／u~(40)Ar+~(58.64)Ni、30MeV/u~(40)Ar+~(112,124)Sn、35Mev／u~(36)Ar+~(112,124)Sn，这六个反应体系的N／z比分别为1.13，1.26、1.24，1.41、1.18，1.35。分别从带电粒子多重性、相对态布居核温度、关联函数等角度研究了这三对反应体系高激发热核性质的同位旋效应。在55MeV／u 40Ar+58,64Ni核反应中，用兰州4π带电粒子探测器阵列测量带电粒子多重性，研究了He和中等质量碎片的产额与反应系统的同位旋的关系，以及这种同位旋效应与反应系统的碰撞参数（即碰撞的激烈程度）、系统的激发能的变化关系。对两个反应系统，观察到带电粒子多重性中He的比分随带电粒子多重性的增加而增大，带电粒子多重性中IMF的比分随带电粒子多重性的增加而先增大，后减小的规律。两个反应系统虽然具有相同的核电荷数，但轻粒子He和中等质量碎片在多重性中的比分有明显的同位旋相关性。在30Mev／u40Sn、35MeV/u~(40)Ar~(112，124)Sn、35Mev／u 36Ar＋112,124Sn反应中用13单元望远镜探测器阵列测量了小角关联粒子。由价a关联函数提取了30Mev／u 40Ar＋112，12Sn反应系统中激发热核的态布居核温。对于不同同位旋反应系统舜UAr＋112Sn和4VAr+124Sn，提取的相对杰布居核温度分别是4.18+0.28/0.21MEV和4.10士0.22/0.20MeV；考察态布居核温度和粒子能量的关薰时，观察到两个系统的发射温度均随着粒子能量的增加而降低，缺中子系统40Ar＋l12Sn中由低能时的5.13士.30/0.26MEV降低到高能时的3.87士0.37/0.29MeV，丰中子系统40Ar＋124Sn中由低能时的5．39士0.30/0.26MeV降低到高能时的3．32士MeV。讨论了这种布居态核温度的同位旋相关性。在35Mev／u 36Ar＋112，124Sn反应中提取了洲F（3‘25）的约化速度关联函数。相对丰中子36Ar＋124Sn系统的IMF关联函数在小约化速度处反关联程度更强，表明36Ai＋124Sn系统的发射IMF的平均时间更短。用MENEKA程序提取了两个系统IMF的平均发射时间，36Ai＋112sn反应中IMF的发射时间约为150fm/c，而36Ar十124Sn反应IME的发射时间稍短，约为120fm／c。以关联IMF的单核子总能量／动量为窗条件，发现低能IMF关联函数几乎没有差别，而高能IMF关联函数在小约化速度处的差别更为明显，表明两个系统IMF关联函数的同位旋效应可能来自于IMF的早期发射。为了得到进一步的信息，我们提取了高动量窗条件下的IMF发射时间，它们比平均发射时间短，36Ar＋112Sn反应中高能IMF的发射时间约为100蒯c，而36Ai＋124Sn反应中IMF的发射时间则更短，约为50fm/c。

利用重离子碰撞探测非对称核物质状态方程

相对于非对称核物质状态方程，对称核物质的状态方程己基本确定。然而不同的微观·唯象多体方法对非对称核物质状态方程（尤其是对称能）的预言很不一致。利用动量相关的标量势与矢量势（对称势）及介质修正的核子一核子散射截面，在工Buuo4输运模型框架下我们对重粒子碰撞产生的丰中子核物质的状态方程进行了研究。我们发现在低密情况下对称能E32（p／po)，核物质同位旋依赖部分的等压不可压缩系数为K-55OMeF时能够较好地再现NSCL／MSU实验数据。在高密情况下π~-/π~+谱的横动量与动能分布，π~-谱的动能分布，π-的多重数，中快度前平衡核子发射的中一质比，中快度前平衡核子发射的同位旋非对称度，发射核子的中一质微分流，中一质微分椭圆流以及质子椭圆流是对对称能敏感的几个探针。其中对对称能最理想的探针是π-／π+谱的横动量与动能分布、中快度前平衡核子发射的同位旋非对称度以及发射核子的中一质微分流。利用这些对对称能敏感的观测量，通过与实验数据的对照我们就可以得出关于对称能的高密行为的重要信息。

Antikaon potential in hot and dense matter

The antikaon optical potential in hot and dense nuclear matter is studied within the framework of a coupled-channel self-consistent calculation taking, as bare meson-baryon interaction, the meson-exchange potential of the Jlich group. Typical conditions found in heavy-ion collisions at GSI are explored. As in the case of zero temperature, the angular momentum components larger than L=0 contribute significantly to the finite temperature antikaon optical potential at finite momentum. It is found that the particular treatment of the medium effects has a strong influence on the behavior of the antikaon potential with temperature. Our self-consistent model, in which antikaons and pions are dressed in the medium, gives a moderately temperature dependent antikaon potential which remains attractive at GSI temperatures, contrary to what one finds if only nuclear Pauli blocking effects are included.

Polarization and correlation phenomena in the radiative electron capture by bare highly-charged ions

In dieser Arbeit wird die Wechselwirkung zwischen einem Photon und einem Elektron im starken Coulombfeld eines Atomkerns am Beispiel des radiativen Elektroneneinfangs beim Stoß hochgeladener Teilchen untersucht. In den letzten Jahren wurde dieser Ladungsaustauschprozess insbesondere für relativistische Ion–Atom–Stöße sowohl experimentell als auch theoretisch ausführlich erforscht. In Zentrum standen dabei haupsächlich die totalen und differentiellen Wirkungsquerschnitte. In neuerer Zeit werden vermehrt Spin– und Polarisationseffekte sowie Korrelationseffekte bei diesen Stoßprozessen diskutiert. Man erwartet, dass diese sehr empfindlich auf relativistische Effekte im Stoß reagieren und man deshalb eine hervorragende Methode zu deren Bestimmung erhält. Darüber hinaus könnten diese Messungen auch indirekt dazu führen, dass man die Polarisation des Ionenstrahls bestimmen kann. Damit würden sich neue experimentelle Möglichkeiten sowohl in der Atom– als auch der Kernphysik ergeben. In dieser Dissertation werden zunächst diese ersten Untersuchungen zu den Spin–, Polarisations– und Korrelationseffekten systematisch zusammengefasst. Die Dichtematrixtheorie liefert hierzu die geeignete Methode. Mit dieser Methode werden dann die allgemeinen Gleichungen für die Zweistufen–Rekombination hergeleitet. In diesem Prozess wird ein Elektron zunächst radiativ in einen angeregten Zustand eingefangen, der dann im zweiten Schritt unter Emission des zweiten (charakteristischen) Photons in den Grundzustand übergeht. Diese Gleichungen können natürlich auf beliebige Mehrstufen– sowie Einstufen–Prozesse erweitert werden. Im direkten Elektroneneinfang in den Grundzustand wurde die ”lineare” Polarisation der Rekombinationsphotonen untersucht. Es wurde gezeigt, dass man damit eine Möglichkeit zur Bestimmung der Polarisation der Teilchen im Eingangskanal des Schwerionenstoßes hat. Rechnungen zur Rekombination bei nackten U92+ Projektilen zeigen z. B., dass die Spinpolarisation der einfallenden Elektronen zu einer Drehung der linearen Polarisation der emittierten Photonen aus der Streuebene heraus führt. Diese Polarisationdrehung kann mit neu entwickelten orts– und polarisationsempfindlichen Festkörperdetektoren gemessen werden. Damit erhält man eine Methode zur Messung der Polarisation der einfallenden Elektronen und des Ionenstrahls. Die K–Schalen–Rekombination ist ein einfaches Beispiel eines Ein–Stufen–Prozesses. Das am besten bekannte Beispiel der Zwei–Stufen–Rekombination ist der Elektroneneinfang in den 2p3/2–Zustand des nackten Ions und anschließendem Lyman–1–Zerfall (2p3/2 ! 1s1/2). Im Rahmen der Dichte–Matrix–Theorie wurden sowohl die Winkelverteilung als auch die lineare Polarisation der charakteristischen Photonen untersucht. Beide (messbaren) Größen werden beträchtlich durch die Interferenz des E1–Kanals (elektrischer Dipol) mit dem viel schwächeren M2–Kanal (magnetischer Quadrupol) beeinflusst. Für die Winkelverteilung des Lyman–1 Zerfalls im Wasserstoff–ähnlichen Uran führt diese E1–M2–Mischung zu einem 30%–Effekt. Die Berücksichtigung dieser Interferenz behebt die bisher vorhandene Diskrepanz von Theorie und Experiment beim Alignment des 2p3/2–Zustands. Neben diesen Ein–Teichen–Querschnitten (Messung des Einfangphotons oder des charakteristischen Photons) wurde auch die Korrelation zwischen den beiden berechnet. Diese Korrelationen sollten in X–X–Koinzidenz–Messungen beobbachtbar sein. Der Schwerpunkt dieser Untersuchungen lag bei der Photon–Photon–Winkelkorrelation, die experimentell am einfachsten zu messen ist. In dieser Arbeit wurden ausführliche Berechnungen der koinzidenten X–X–Winkelverteilungen beim Elektroneneinfang in den 2p3/2–Zustand des nackten Uranions und beim anschließenden Lyman–1–Übergang durchgeführt. Wie bereits erwähnt, hängt die Winkelverteilung des charakteristischen Photons nicht nur vom Winkel des Rekombinationsphotons, sondern auch stark von der Spin–Polarisation der einfallenden Teilchen ab. Damit eröffnet sich eine zweite Möglichkeit zur Messung der Polaristion des einfallenden Ionenstrahls bzw. der einfallenden Elektronen.

D*D rho vertex from QCD sum rules

We calculate the form factors and the coupling constant in the D*D rho vertex in the framework of QCD sum rules. We evaluate the three-point correlation functions of the vertex considering D, rho and D* mesons off-shell. The form factors obtained are very different but give the same coupling constant: g(D*D rho) = 4.3 +/- 0.9 GeV(-1). (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Sound waves and solitons in hot and dense nuclear matter

Assuming that nuclear matter can be treated as a perfect fluid, we study the propagation of perturbations in the baryon density. The equation of state is derived from a relativistic mean field model, which is a variant of the non-linear Walecka model. The expansion of the Euler and continuity equations of relativistic hydrodynamics around equilibrium configurations leads to differential equations for the density perturbation. We solve them numerically for linear and spherical perturbations and follow the propagation of the initial pulses. For linear perturbations we find single soliton solutions and solutions with one or more solitons followed by ""radiation"". Depending on the equation of state a strong damping may occur. We consider also the evolution of perturbations in a medium without dispersive effects. In this case we observe the formation and breaking of shock waves. We study all these equations also for matter at finite temperature. Our results may be relevant for the analysis of RHIC data. They suggest that the shock waves formed in the quark gluon plasma phase may survive and propagate in the hadronic phase. (C) 2009 Elseiver. B.V. All rights reserved.

D (sJ) (2317) meson production at RHIC

We study the production of D (sJ) (2317) mesons in relativistic heavy ion collisions using the quark coalescence model. The predicted D (sJ) (2317) abundance depends sensitively on the quark structure of the D (sJ) (2317) meson. We have also evaluated the absorption cross sections of the D (sJ) (2317) meson by pi, rho, kaon and K* in a phenomenological hadronic model. We find that the final yield of D (sJ) (2317) mesons remains sensitive to its initial number produced from the quark-gluon plasma, providing thus the possibility of studying the quark structure of the D (sJ) (2317) meson and its production mechanism in relativistic heavy ion collisions.