相对论核碰撞中强子物质的等温压缩性：能量依赖与模型对比

本文研究了在相对论核碰撞（Relativistic Nuclear Collisions, RNC）过程中形成的强子物质的等温压缩性（Isothermal Compressibility, kT），特别关注的是从sNN = 7.7 GeV到2.76 TeV的能量范围内。这一特性对于理解高温、高密度状态下的物质行为至关重要，尤其是在强子物质转变为夸克-胶子 Plasma（Quark-Gluon Plasma, QGP）的过渡区域。 研究中，作者利用实验观测到的带电粒子多重性（Multiplicity）在碰撞中的波动，这些波动与系统形成时的粒子多样性和温度、体积变化密切相关。通过分析多重性在碰撞中心位置的事件分布，研究人员能够分离出动力学波动部分，从而得到kT的估计。实验数据显示，kT值随碰撞能量呈现出明显的依赖关系：在低能量（sNN ≈ 20 GeV）下，kT显著降低；而在较高能量范围内，kT值基本保持恒定。 为了验证和理解这一现象，研究者将他们的结果与UrQMD、AMPT和EPOS等常用的事件生成器的计算结果进行了对比。这些生成器模拟了不同的碰撞过程，使得理论预测与实验数据可以相互印证。在CERN大型强子对撞机（LHC）上进行的Pb-Pb碰撞数据分析也支持了这种能量依赖性。 作者还利用强子共振气体（Hadron Resonance Gas, HRG）模型来计算kT与碰撞能量的关系，HRG模型是一种基于统计力学的方法，它假设强子物质由一系列自由共振态组成。通过这种方式，他们揭示了在相对论核碰撞中，随着能量的提升，强子物质的等温压缩性可能反映了从非-QGP相到QGP相转变的关键物理参数。 这项研究通过实验证据和理论模型的结合，为理解强子物质在极端条件下的行为提供了新见解，特别是关于其等温压缩性的变化规律，这对于探索宇宙早期状态和理解高能物理过程具有重要意义。