研究人员构建首个用于高能多体系统的角动量守恒输运模型

  

  输运模型是用来描述非平衡的多体系统中粒子微观状态(动量、位置、自旋)演化的重要理论方法。在凝聚态物理和核物理研究中,被广泛应用的玻尔兹曼方程和朗之万方程就是很著名的代表。在输运模型中,守恒律对系统趋向平衡态起着关键作用,因而多数输运模型的构建都会做到能量和动量守恒。然而,同为守恒律,与自旋相关物理紧密联系的角动量守恒,却很少被研究并进而被应用到输运模型中。 

  近日,中科院竞博jbo娱乐夸克物质中心的科研人员刘帅和来自美国德州农工大学、意大利南方国家实验室的合作者一同构建了首个描述高能多体系统满足角动量守恒的输运模型,并运用该模型研究了在重离子碰撞中与自旋相关的物理效应。相关成果发表在《物理评论快报》(physical review letters)上。 

  为了满足角动量守恒,研究人员引入了侧跃(side jump)效应。侧跃效应最早被提出并用于解释凝聚态物理中反常霍尔效应机制。在该效应作用下,粒子发生碰撞时不仅会改变动量还会在位置上产生一个垂直于总动量方向上的跳跃,这也是带自旋粒子非平凡洛伦兹变换的一种表现。这种非平凡的变换,要求粒子的坐标在通常洛伦兹变换后再额外加上一个侧跃项。研究人员在输运模型的构建过程中巧妙地应用这个变换, 不仅可以使模型满足角动量守恒,也保证了模型的相对论协变性。 

  利用新的输运模型,科研人员研究了金金离子相对论重离子碰撞的自旋极化问题。相关实验在位于美国长岛的相对论重离子对撞机(RHIC)上进行。该装置是世界上研究在高温高密条件下强相互作用多体系统的最重要的实验装置之一,自旋极化问题是与其相关的一个新兴重点研究方向。在模拟中,研究者发现了一些有趣的性质并提出了独特见解,为解决困扰该领域好几年的Λ粒子局域自旋极化谜团提供了新思路。 

  

  图:关于手征粒子的角动量守恒的侧跃散射 (刘帅/供图) 

                                                                                                  
  
                                                                                                                  (核物质相结构室   供稿)  
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