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在对相对论性重离子碰撞和夸克胶子等离子体做一个简单的介绍后,我们进而给出了几个可以判断发生夸克胶子等离子体相到强子物质相相变的可能信号。人们已经提出了许多夸克胶子等离子体存在的可能信号.比如:J/ψ粒子产额的压低、夸克物质相形成的电磁信号、奇异粒子相对产额增加、系统能量密度或者体积变化等.我们将重点讨论后面的两种信号。
强子物质可以用自由气体模型来描述.当强子气体的温度与密度达到某一临界值时,所有的单位体积都被强子占据,强子间的边界消失,进而强子物质可以相变到夸克胶子等离子体.而对于夸克胶子等离子体,常常用流体力学模型来描述,我们将对这种模型作个简单的介绍.对夸克胶子等离子体的能量密度进行估算时,常常采用Bjorken的方法.但是,这种方法存在几个明显的问题,它可能过高的估计了夸克胶子等离子体相所达到的能量密度.夸克胶子等离子体可能并没有达到完全的热平衡,有几个独立的放射源,除中心火球之外的其它发射源的贡献形成本底.除去本底后,通过横能的赝快度分布,可以估算出相对论性重离子碰撞过程中心区域达到的能量密度.将这种方法应用于NA49的Pb+Pb实验,得到的能量密度约为0.9GeV/fm3.实际上,实验上所观测到的物理量都是强子化后的产物,根据实验数据得到的能量密度应该是这个时刻的.根据四维流体力学的理论,通过对实验数据得到的此时的能量密度,可以推出系统以前某个时刻的能量密度,略高于前者.在相对论性重离子碰撞中,能动量守恒应该依然成立。在做了几个简单的假设,把系统运动方程的形式变换一下后,用程序对它进行拟合.和NA49实验数据比较符合时的能量密度约为1.7GeV/fm3.很难判断在实验中是否出现夸克胶子等离子体,即使出现了,它的能量密度也不会像以前估计得那么高。
由于在夸克胶子等离子体中夸克禁闭解除,理论上说双夸克态可以包含在夸克物质中.在相变温度Tc为165.81.MeV时,含有双夸克态的夸克胶子等离子体的能量密度大约为ε=2.40GeV/fm3.它相变到强子物质后,在体积上将膨胀到原来的6.5倍.我们假设含有双夸克态的夸克胶子等离子体处于热平衡状态,双夸克态的数密度可以用玻色-爱因斯坦分布表示.相变时,双夸克态|qiqj>可以和另外一个夸克产生溶聚反应|qiqj>+|ql>→|qiqjql>.反应产生的三夸克态可以用|qiqj>的数目表示出来.由于需要考虑的重子包含十重态和八重态,这些三夸克态在相对应的重子间以一定比例分配后就可以确定产生的重子的多少,进而得到实验上可测的重子间的产额比。