文献综述
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- 夸克胶子等离子体
宇宙，被认为是源于约150亿至200亿年前的一次宇宙大爆炸。宇宙早期，物质的温度和密度都相当大，初始的宇宙间只有正反夸克、胶子、轻子等一些基本粒子形态的物质。随着体系的迅速膨胀，大约在几个微秒后，温度下降到几百MeV,产生了夸克-胶子等离子体(Quark-gluon plasma，QGP) 物质状态，之后随着物质的进一步膨胀和冷却，夸克之间可以结合形成强子（正反夸克对形成的介子或三个夸克形成的重子），与此同时，电子、中微子等轻子依然活跃在宇宙中。随着整个体系的不断膨胀和冷却，最终形成了我们今天所在的宇宙。
然而，夸克胶子等离子体存在的温度在K（万亿度），而太阳中心的温度也仅有K（千万度）。现代的物理学家，通过相对论重离子碰撞(relativistic heavy ion collision) 来实现局域的瞬时极端温度，从而在实验室中重现早期宇宙的物质形态。因为温度的一个直接表征是体系的能量密度，所以将某种极高的能量lsquo;压缩rsquo;到一个极小的时空范围，就可以得到高温的环境。
图1.1 相对论重离子碰撞过程
在重离子碰撞实验中，人们先用电磁场将一些剥离了电子的重离子（比如铅和金等大质量、高电荷的原子核）加速到极高的运动速度（与光速仅又不到的差别），并约束在大型的对撞环以内。目前的高能重离子对撞装置有位于美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机（RHIC）和位于欧洲核子中心的大型强子对撞机（LHC）。它们都有巨大的周长。
以在RHIC中发生的金重离子碰撞为例，说明碰撞实验的过程：RHIC将两条金离子束，围绕着RHIC的2.4英里轨道，反向加速到光速（相对论速度），从而实现对头碰撞。长期以来，科学家认为，质子和中子，是由三个夸克，由胶子互相连接而组成的。所以在合适的条件下，碰撞使质子和中子lsquo;熔化rsquo;，并在极短的瞬间，释放了它们的组成部分—夸克与胶子。但在碰撞之后，随着温度的逐渐冷却，这些夸克形成了成千上万的粒子。而这些形成的粒子，为科学家探测碰撞区域内发生的事件提供了线索。
从相对论重离子碰撞的时空演化看，即使产生了QGP这一新的物质形态，也是在碰撞的早期。随着体系的膨胀，QGP将演化成强子气体，在实验上观察到的都是末态强子。因此，QGP不能被直接观测到，QGP的性质要通过分析末态粒子加上可靠的理论计算才能得到。那些对碰撞早期物态敏感的末态粒子就称作QGP探针，如测量末态粒子的椭圆流可以定性的分析出QGP的粘滞系数[5]，通过测量喷注淬火来判断强耦合的QGP [6]，通过测量末态粒子的变化，从而探测QGP的形成[7,8]。
而在这里，末态粒子特指重味夸克偶素。我们此次工作的研究对象，即是重味夸克偶素；它所处的背景环境，则是被称为lsquo;夸克汤rsquo;的夸克胶子等离子体中。下面，我们来介绍一下重味夸克偶素的相关性质。
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- 重味夸克偶素
重味夸克偶素是指由重夸克（如粲夸克c和底夸克b）和它的反夸克形成的介子，例如J/Psi;和Y。一般强子是在QGP火球的温度降到Tc时通过强子化生成的。但重夸克的质量大，在QGP中很难产生，主要通过初始的硬过程产生。然而，当重离子碰撞能量增高到RHIC,特别是LHC能量时，QGP中的重味夸克数目也会比较大，重味夸克偶素也能在QGP中通过并合机制产生，成为重产生。在实验中可以通过横动量谱来区别产生机制。因为初始硬过程产生的重味夸克偶素具有高动量，而重产生的粒子的动量比较小。
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