高能不等核碰撞中的参与者数和二元核子核子碰撞数 (2010年)

### 高能不等核碰撞中的参与者数和二元核子核子碰撞数 #### 一、背景介绍 本文探讨的是高能不等核碰撞中的一些关键物理量，特别是参与者数（Participants）和二元核子核子碰撞数（Binary Nucleon-Nucleon Collisions），并且采用了核核碰撞的Glauber模型来进行分析。该研究成果与RHIC PHOBOS合作组给出的数据相符，显示出了理论与实验的一致性。 #### 二、Glauber模型简介 Glauber模型是一种用于描述高能核核碰撞过程的理论框架。它基于几何图像来估计参与者数和二元核子核子碰撞数等物理量，这些物理量对于理解碰撞过程中产生的多粒子系统至关重要。该模型的核心思想是在空间上将两个碰撞的核视为一系列的核子，并假设这些核子之间的碰撞是独立的。 #### 三、参与者数与二元核子核子碰撞数 在高能核核碰撞过程中，两个核内的核子会相互穿透，并可能发生碰撞。参与者是指在碰撞过程中实际发生了相互作用的核子；而未参与碰撞的核子被称为旁观者。参与者数和二元核子核子碰撞数与碰撞参数（即两核最近的距离）密切相关。 #### 四、参与者数的计算 参与者数的计算基于核子数密度分布函数\( \rho(r) \)。对于一个核，核子数密度可以表示为： \[ \rho(r) = \rho_0 \left[ 1 + \exp\left(\frac{r - r_0}{a}\right) \right]^{-1} \] 其中，\( r_0 \)和\( a \)分别是核半径和弥散常数。对于不同的核，\( r_0 \)和\( a \)的取值会有所不同。例如，对于金核（Au），质量数\( A=197 \)，采用\( r_0=1.19A^{1/3} - 1.61A^{-1/3}, a=0.54\text{ fm} \)，可得\( r_0=6.65\text{ fm} \)。 接下来，定义核的厚度函数\( T(s) \)为： \[ T(s) = \int \rho(s,z)\ dz \] 这里的\( s \)表示核中心相对于位矢的位置，\( z \)是沿着位矢的方向坐标。厚度函数\( T(s) \)反映了在距离核中心位置\( s \)处，垂直于\( s \)方向上的单位底面积内核子的数量。 #### 五、二元核子核子碰撞数的计算 对于碰撞参数为\( b \)的核核碰撞，假设核子核子非弹性碰撞截面为\( \sigma_{\text{in}}^{\text{NN}} \)，那么一个核子在穿越另一个核时碰撞的核子数可以通过Glauber模型进行估算。具体来说，如果两个核的中心之间的最短距离为\( b \)，那么可以通过计算每个核在穿过对方核时发生的二元碰撞数来得到总的碰撞数。这些计算涉及到核子数密度分布、碰撞截面以及碰撞参数等因素。 #### 六、实验结果与比较 通过Glauber模型计算得到的参与者数和二元核子核子碰撞数与RHIC PHOBOS合作组给出的实验数据进行了比较。结果显示，理论计算与实验数据之间存在良好的一致性，这进一步验证了Glauber模型的有效性和准确性。 #### 七、结论 本文利用Glauber模型成功地计算了高能d核与Au核在不同对心碰撞中的参与者数与二元核子核子碰撞数，并且得到了与实验数据一致的结果。这一成果对于深入理解高能核核碰撞过程中的物理机制具有重要意义，并为进一步的研究提供了坚实的理论基础。