高能反应

高能反应是我们研究强子结构与强相互作用性质和发展QCD可靠计算方法的重要场所，自旋与核效应则是进行这类研究的重要手段。

高能反应是我们研究强子结构与强相互作用性质和发展QCD可靠计算方法的重要场所，自旋与核效应则是进行这类研究的重要手段。高能反应通常被分为两个大类:基本粒子对撞与重离子碰撞。

高能反应的QCD理论

QCD因子化定理是我们描述高能反应过程的理论基础。基于因子化定理，高能散射过程的微分截面可以被因子化为微扰可算硬部分和部分子关联函数之间的卷积。这些部分子关联函数描述软物理，虽然不是微扰可算的，但却是在任何过程中都普适的。依据于对部分子内享横动量有没有依赖，部分子分布函数可以归类为二大类:共线部分子分布函数和横动量依赖部分子分布函数。对于共线部分子分布函数的研究已经被推广到阶压低的胶子一夸克关联函数。这一类higher twist分布函数虽然没有明确的几率解释，但在自旋依赖与核依赖效应的研究中扮演了非常重要的角色。这些higher twist函数与领头TMD分布函数之间也有着紧密的关系。

高能反应单自旋不对称理论

理解核子结构的一个重要方面是:它的自旋来源于哪里?在静态夸克模型中，夸克的自旋加起来就是核子的总自旋。然而深度非弹实验表明，对一个高速运动的核子，胶子和轨道角动量都对核子自旋有很重要的贡献。在一个极化的高速运动的核子中，夸克自旋对核子自旋的贡献只占30%左右。事实上，高能自旋物理领域意外的发现远不止如此，早在上世纪70-80年代，实验上就发现了一系列高能对撞中的意外自旋效应，最著名的可能是异常大的单横向自旋不对称效应。由于leading twist微扰QCD领头阶计算结果为0，单自旋不对称效应成为研究higher twist效应以及核子关联函数的重要手段。

对高能反应过程中单自旋不对称的理论研究可分成两个阶段:上世纪90年代初开始的唯象描述为主的阶段和近年来微扰QCD理论计算为主的阶段。

高能反应中的核效应

在高能核子-原子核、轻子-原子核、原子核-原子核碰撞中，诸如高横动量jet和强子产生等硬过程给我们提供了非常好的机会去研究核物质和夸克-胶子等离子体。这些硬过程的初始产生几率可以在微扰QCD框架下被精确的算出。当硬过程中产生的高能部分子穿越核或夸克一胶子等离子体物质时会经受媒介物质的进一步散射。这样的多重散射过程导致的二个显著的效应是：末态jet的横动量的拓宽（kT broadening）， jet的能量损失所造成的末态强子谱的改变（jet quenching）。这些效应都已经在轻子一原子核以及原子核一原子核碰撞实验中被观测到。

测量这些效应以抽取核物质或热媒介性质的唯象研究依赖于QCD因子化定理。而共线higher-twist展开技术正是处理介质中部分子多重散射的一种系统和自恰的方法。Luo，Qiu和Sterman（LQS）首先在协变规范下发展了一个推广的因子化方法，用来计算eA深度非弹中观ets的总横动量不平衡效应。在这个框架下，他们证明了领头核效应贡献可以被因子化成一个部分子多重散射的硬部分卷积一个核尺寸依赖的twist-4两部分子关联矩阵元的形式。随后，这个方法被用来处理部分子碎裂函数在介质中的核修正，Drell-Yan过程中轻子对角分布的核效应依赖、以及部分子多重散射造成的末态观测粒子的横动量拓宽效应。

高能反应强子化问题

强子化问题的研究与高能反应实验的进展有着相辅相成密不可分的联系。高能反应通常被分为两个大类:基本粒子对撞与重离子碰撞。这两大类反应过程中所产生的部分子系统有着较大的不同，并组成了研究强子化机制必不可少的实验平台。其中基本粒子对撞主要包括正负电子对湮灭、轻子一强子或强子一强子的单举半单举深度非弹性散射过程，而重离子碰撞则是核核的高能碰撞反应。

如图3所示，高能重离子碰撞过程可作如下描述:首先，两个加速到近乎光速的原子核相向运动，由于两核在其质心系中运动速度近乎光速，在洛仑兹收缩作用下被收缩为两个圆盘，此后两核内的部分子近乎在同一时刻发生强烈碰撞并产生积聚巨大能量;此后，碰撞进入预平衡状态，该平衡状态的特点是产生大量的频繁发生相互作用的处于局部热平衡状态的夸克胶子等离子体(QGP)，此阶段持续时间约为0.6fm/c以内;之后，夸克胶子等离子体迅速膨胀降温，当温度降低至一临界点时发生强子化，碰撞进入相变状态部分子系统转化为强子系统;最后，产生的各强子之间相互发生弹性或非弹性碰撞进而自由的飞出探测器。

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