1 引言

。1 夸克介绍

夸克是一种基本粒子，也是构成物质的基本单元。在实验中已经发现的粒子按照是否 参与强相互作用分成两类：一类是不参与强相互作用的粒子，叫做轻子，较为常见的如电子

等。另一类是参与强相互作用的的粒子叫做强子 [1] 。夸克不能单独存在只能相互结合成强子， 常见的强子有质子和中子。夸克一共有六种，具体性质如图所示

图中紫色的为夸克，绿色的是轻子，粉色的是一些波色子是传递相互作用的媒介。 夸克一共有六种（如果考虑“色”那就是 18 种，相应地还有对应的反夸克加起来就是

36 种），分别是 u 夸克（上夸克），d（下夸克），c 夸克（粲夸克），s（奇异夸克），t（顶 夸克），b（底夸克）。常见的强子有两种为介子和重子，介子是由夸克反夸克组成，如 J /



粒子是由（c， c ）两个夸克组成，重子是由三个夸克组成，例如质子是由（u、u、d）三个

夸克组成，中子是由（u、d、d）三个夸克组成[2] 。但是在近几年在大型强子对撞实验中也已 经发现了超过三个夸克组成的重子，我们把它们叫做奇异重子，在本篇文章中主要还是讨论 正常情况下的介子和重子。

1。2  相对论重离子碰撞相对论重粒子碰撞可以简要分为初始的演化阶段以及碰撞之后的强子化阶段，即最开始 碰撞时核里面的粒子的动量都很大，各种粒子猛烈的碰撞然后形成一种新物态：夸克胶子等 离子体（QGP），然后随着 QGP 向外膨胀慢慢冷却下来夸克之间相互组合最终形成各种强子。 在美国 BNL-RHIC 和欧洲的 CERN-LHC 的相对论重离子碰撞实验中，核的动量很大，Au-Au

核或 Pb-Pb 核被加速到极端相对论状态（核子的质心系能量分别是 200GeV 核 2。76TeV[3] ，因

此对撞时候的速度可以达到光速的 99。999%在这种速度下，两个球形的原子核变成扁在碰撞 的时候就好像是两张饼撞在了一起）。这样的相对论性重离子碰撞中，两个核很容易就可以 互相穿透，在中心区域以胶子（夸克）形式（QGP）沉积了大量能量。由于胶子-胶子，胶子

-夸克，夸克-夸克之间的强相互作用导致频繁的碰撞，并且在这一段时间内强相互作用占据 主导地位，这一团强相互作用物质很快（0。6-1。0fm/c 10-23 s ）达到热化状态，形成夸克胶子

等离子体（Quark-Gluon-Plasma，QGP）态。在 RHIC 实验中产生的 QGP 物质，其中心温度 最高可以达到约 400MeV，在 LHC 实验中可以达到约 600-700MeV，转换成国际单位制，这

一温度是 1 万亿开[4，5] 。论文网

QGP 形成后，由于与周围真空之间的压强差，将向周围做相对论性的膨胀，并不断冷却， 温度下降。这一膨胀过程中，局域的热平衡由于夸克-胶子的相互作用很强得以保持，因而对 系统演化的描述应该是整体的，宏观的，而不是对单个粒子（夸克或胶子）运动的描述。这

就是所谓的相对论性流体力学的描述。系统在演化过程中整体流的速度可达到 0。6c-0。7c [6] 。

当系统的温度下降到大约 150-170MeV 时，强相互作用的 QGP 将经历禁闭-退禁闭的相 变，QGP 将强子化，夸克和胶子重新结合为普通的强子，并且夸克不能单独存在，所有夸克 都要结合成强子，并且很快由于温度下降，形成的强子与强子之间的非弹性散射截面下降很 快以致只有弹性散射发生，这时各种强子的数目不再发生变化，这种现象叫做 chemical freezeout。