论文标题：Energy Dependent Chemical Potentials of Light Particles and Quarks from Yield Ratios of Antiparticles to Particles in High Energy Collisions（基于粒子比提取轻粒子和夸克的化学势）

期刊：Universe

作者：Hai-Ling Lao, Ya-Qin Gao and Fu-Hu Liu

发表时间：14 June 2019

DOI：10.3390/universe5060152

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期刊链接：

https://www.mdpi.com/journal/universe

作者介绍

落海玲 博士

北京农业职业学院

山西大同大学学士 (2013)、山西大学博士 (2019)。曾在北京大学从事博士后研究工作，现为北京农业职业学院教师。

高亚琴 副教授

太原科技大学

太原师范学院学士 (2010)、山西大学博士 (2015)。现为太原科技大学副教授。

刘福虎 教授

山西大学

山西师范大学学士 (1984)、中国原子能科学研究院博士 (1993)；先后在中国科学院高能物理研究所、加拿大麦吉尔大学从事博士后研究工作，在美国、加拿大、俄罗斯等国的高校和科研机构访问工作。曾任山西师范大学教授，现为山西大学二级教授、博士生导师。

文章导读

在高能重离子或高多重数的质子与质子碰撞中，反应系统会处于高温高密的状态，并经历从强子物质到夸克物质 (夸克-胶子等离子体，QGP) 的相变。寻找相变的临界能量是研究人员感兴趣的课题之一。一般来说，一些热力学参数的激发函数 (参数随碰撞能量的变化趋势) 与临界能量的寻找有关。这些参数包括但不限于热密介质中的声速、反应系统的冻结温度、粒子的横向流速、粒子的化学势、粒子的熵等。如果激发函数的斜率发生了显著变化，则可能预示生成物质或反应机制的变化。近年来，山西大学理论物理研究所高能核物理课题组成员和合作者致力于多种参数激发函数方面的研究工作，并将其关于粒子和夸克化学势随碰撞能量变化而变化的研究成果发表于Universe 期刊。

研究内容

粒子的化学势可通过不同方法获得，本文采用了基于反/正粒子比的方法。首先，作者们收集整理了一些主要的国际合作组 (如E802、E866、E895、E917、NA44、NA49、NA61、PHENIX、STAR、ALICE、CMS等) 的数据，主要包括不同能量 (从几GeV到大于10 TeV) 的重离子 (金核-金核、铅核-铅核)，以及质子-质子发生碰撞时在中快度区产生的负/正π介子、负/正K介子、反/正质子的比率。随后根据粒子化学势、反应系统化学冻结温度和反/正粒子比之间的关系，得到π介子、K介子、质子的化学势随碰撞能量的变化趋势。又根据π介子、K介子、质子的夸克组分，将粒子的化学势看成其组分夸克的化学势之和，从夸克化学势、反应系统化学冻结温度和反/正粒子比之间的关系，得到u夸克、d夸克、s夸克的化学势随碰撞能量的变化趋势。

研究结果与总结

关于粒子比、粒子化学势、夸克化学势随碰撞能量变化而变化的结果分别见图1、2、3。

图1. 粒子比。其中 (a)、(b)、(c) 分别对应负/正π介子、负/正K介子、反/正质子的比率随碰撞能量的变化。

图2. 粒子化学势。其中 (a)、(b)、(c)分别对应π介子、K介子、质子的化学势随碰撞能量的变化。

图3. 夸克化学势。其中 (a)、(b)、(c)分别对应u夸克、d夸克、s夸克的化学势随碰撞能量的变化。

可以看出，三种激发函数的斜率都随碰撞能量的变化而发生显著变化，可预示生成物质或反应机制的变化，特别是化学势在约4 GeV处出现不一样的趋势，不排除可被解释为热密系统发生了退紧闭相变。虽然关于反/正粒子比、粒子化学势、夸克化学势的激发函数还有其他解释，但几GeV能区值得研究人员更多关注。

Universe 期刊介绍

主编：Lorenzo Iorio, Royal Astronomical Society (F.R.A.S.), Italy

期刊发表范围涵盖宇宙学、引力、场论、量子力学基础、核物理与粒子物理、天体物理与天文学以及空间科学等研究领域。自2015年创刊以来，Universe 被SCIE、Scopus、ADS等多个权威数据库收录。

2020 Impact Factor：2.278

2020 CiteScore：3.1

Time to First Decision：17.5 Days

Time to Publication：35 Days