正负电子碰撞中分形特性的能量依赖性研究

来源 :中国地质大学(武汉) | 被引量 : 0次 | 上传用户:SilentWoolf_1981
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
本文首先简要介绍了高能碰撞间歇与分形研究中的一些重要的原理,进行高能e+e-碰撞模拟实验所用到的模型,以及数据分析所采用的技术手段,然后系统地报告我们所开展的相关研究工作。   高能e+e-碰撞多粒子末态相空间的自相似分形特性在Z0衰变能区已被观察到,然而在其它质心能区的分形特性及其能量依赖性还没有被研究。本文利用蒙特卡洛模拟产生器Jetset7.4,在30 GeV到200 GeV范围内的18种不同质心能量下进行了高能e+e-碰撞模拟实验研究。首先,在冲度坐标系中,选取快度y,横动量pt和方位角ψ为相空间变量,对多粒子末态相空间进行各向同性分割,计算三维归一化阶乘矩(NFM)。计算结果显示:在各个不同质心能量下,三维NFM随相空间分割数的增加都呈现出好的反常标度性,这表明在各种不同质心能量下e+e-碰撞多粒子末态系统相空间都具有自相似分形特征。测量出了各种不同质心能量下高能e+e-碰撞多粒子末态相空间的间歇指数,发现间歇指数与能量之间存在很强的依赖关系。即间歇指数都随质心能量的增加而增加;且在质心能量小于80 GeV时,间歇指数随质心能量的增加迅速地增加:在质心能量大于80 GeV后,间歇指数随质心能量的增加趋于饱和;而当能量减少时,阶乘矩的间歇指数分布曲线都相交于零点附近,这表明e+e-碰撞多粒子末态系统的动力学起伏在较低的质心能量下趋近于零。   为进一步深入研究e+e-碰撞末态相空间的分形性质,分别计算其三个不同相空间变量的一维NFM,观察其与能量的依赖关系。用产生器Jetset7.4,在17个不同质心能量下产生e+e-碰撞事件,计算三个不同相空间变量y,pt,ψ的一维NFM。对一维NFM拟合得到的饱和指数表明,三个相空间变量对质心能量的依赖存在很大的差异性。其中,快度的NFM的饱和指数随质心能量增加而上升,横动量的NFM的饱和指数随质心能量增加而下降,而方位角的NFM的饱和指数随质心能量增加基本保持不变。在除Z0衰变能区以外的其他能区,三个一维NFM随相空间分割数分布曲线的饱和指数都不相等,这意味着末态粒子三维相空间应该是各向异性的。由于此前在各向同性分割相空间时已观察到了NFM的反常标度性,给出了末态粒子三维相空间是各向同性的结论,为此,我们有必要对高能碰撞末态粒子系统相空间的Hurst指数、三个一维NFM的饱和指数、NFM的标度特性和分形特征进行更为深入和细致的研究。经研究发现,按照饱和指数计算Hurst指数得到收缩率对三维相空间进行各向异性分割与取三个Hurst指数都等于1对三维相空间进行各向同性分割时,三维NFM随相空间分割数的增加都呈现出好的反常标度特性。这表明:高能e+e-碰撞多粒子末态相空间存在一个奇特的双Hurst指数现象。即当各向同性分割相空间时,观察到了三维NFM的反常标度性。这对应于一组Hurst指数,其三个不同相空间平面的值都等于1;而由模拟实验数据测得的另一组Hurst指数,其三个不同相空间的值都互不相等。   双Hurst指数现象是一个奇特的现象,为此,我们进一步从理论上对其进行了深入细致的研究和讨论。在分析了系统的Hurst指数与分形系统在相空间各个变量维度方向上收缩率的关系之后,发现:在满足收缩率守恒的条件下,对各向异性的相空间进行各向同性分割时仍然会观察到NFM的反常标度性。这表明,由于满足收缩率守恒的需要,可能存在双Hurst指数现象,因此,根据对相空间的分割方式和NFM的反常标度性并不能完全确定高能碰撞多粒子末态系统的分形特征。为此,我们通过对三个一维NFM的饱和指数、相空间的Hurst指数以及三维NFM标度特性之间的关系的研究,提出了高能碰撞多粒子末态相空间系统分形特性的一般性判据。即当三个相空间平面的Hurst指数都等于1时,则系统是自相似分形的,否则系统是自仿射分形的。为了检验我们提出的高能碰撞多粒子末态相空间系统“分形特性的一般性判据”和存在“双Hurst指数现象”的正确性,我们利用已发表的高能强子一强子碰撞和e+e-碰撞实验结果进行了验证,其结果与已有的实验结论一致;同时用MC模拟Jetset7.4产生器产生e+e-碰撞模拟实验数据对其进行了验证。结果指出:高能强子-强子碰撞末态粒子系统是自仿射分形的;而高能e+e-碰撞末态粒子系统,当碰撞时的质心能量等于91.2 GeV时,是自相似分形的,当碰撞时的质心能量不等于91.2 GeV时,是自仿射分形的。   最后,我们对高能e+e-碰撞多粒子末态系统的Lévy稳定性和多重分形谱的能量依赖性进行了研究。通过计算不同质心能量下系统的Lévy指数、Rényi维数和系统的多重分形谱,发现:在各种不同质心能量下,e+e-碰撞多粒子末态系统都满足Lévy稳定性要求:Lévy指数存在能量依赖性,即Lévy,指数随质心能量增加而减小;多重分形谱和Rényi维数与碰撞能量之间存在弱相关,即分形维数几乎不随能量增加而改变,信息维数和关联维数在质心能量小于80 GeV时随能量增加而减小,之后在误差范围内随能量增加保持不变。
其他文献
论文主要部分及介绍如下:第一部分:介绍超快光谱学的发展历史,工作原理.然后介绍它的应用领域,涉及到的各种实验方法.最后介绍该实验室所建立的两套超快飞秒测量系统-飞秒光
学位
学位
声波测井方法通过测量井孔中的声场参数来估计井外地层的性质。井孔声场中的弯曲振动模式包含了地层的横波信息,在油储勘探和储量评估中有着广泛的应用。目前,在声波测井中广泛
学位
中国共产党是无产阶级政党,绝不允许腐败现象的存在。党和国家的大多数党员干部是廉洁勤政、克己奉公的,尤其是以毛泽东为代表的老一辈无产阶级革命家,他们立党为公,执政为民
半导体量子点是一种三维受限半导体纳米结构,量子点中导带电子和价带空穴被限制在三维纳米尺寸范围内运动,形成了分立的能级,态密度分布类似于δ函数,被称为“人造原子”。量子点
耳语音识别是个全新的课题,可应用于公共场合下的手机通讯、失音者的语音恢复和公安司法工作的某些特殊需要等方面。本文首先结合语音基础知识,根据耳语音信号发音模型,介绍了耳
感冒枕防感冒不打针不吃药天气变冷,各地雾霾越来越重,极易引发呼吸道疾病,如:鼻塞、打喷嚏、流鼻涕、头痛、咽痛、咳嗽,扁桃体炎、咽喉炎、发烧、支气管炎、肺炎、流行性感
利用电学方法调控磁性薄膜的磁化状态拥有巨大的潜在应用价值,是当今自旋电子学中的一个有活力的研究方向。在这之中,具有垂直各向异性的磁性异质结构以其在电流导致的磁化翻转
X射线激光,具有波长短(0.01~30nm)、单色、瞬间亮度高、脉冲持续时间短、相干性好以及方向性强等特点,使得其在科学、技术、生物和医学都有广泛的应用前景。研制短波长、高效率