[論文レビュー] A simple model to include initial-state and hot-medium effects in the computation of quarkonium nuclear modification factor

Miguel Ángel Escobedo, E. G. Ferreiro|arXiv (Cornell University)|Oct 23, 2021

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 38被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、初期状態の核効果（シャドウイングを伴う核部分子分布関数を介して）と高温媒体の進化（温度依存生存確率を介して）を組み込んだ、重イオン衝突におけるクォーカーモニュウムの核修飾係数を計算するシンプルな解析的フレームワークを提示する。Glauberモデルとエネルギー密度スケーリングを用いて、中央度から媒体の温度への関係を設定し、全輸送方程式を解くことなく、初期状態と媒体効果を統合的に取り扱う。

ABSTRACT

Quarkonium suppression is one of the more useful observables to obtain information about the hot medium created in ultrarelativistic heavy-ion collisions. In this manuscript, we discuss a simple way to implement both the initial-state effects and the hot-medium evolution, and to compute the quarkonium nuclear modification factor if the survival probability for a bound state at a given energy density is known. Based on the Glauber model, the temperature of the evolving medium and the centrality dependence of the nuclear modification factor will be analysed.

研究の動機と目的

• 初期状態の核効果と高温媒体の進化を両方含む、重イオン衝突におけるクォーカーモニュウムの核修飾係数を計算するための実行可能な手法の開発。
• [19] の解析的ポンプリンベースモデルを用いて、陽子-核衝突からの核シャドウイング効果を、クォーカーモニュウム生成の初期状態に組み込む。
• Glauberモデルと参加ヌクレオン密度を用いて、初期状態のエネルギー密度と媒体の温度を中央度に結びつける。
• 完全な動的シミュレーションを必要とせず、初期状態効果と媒体効果を組み合わせる実用的な処方を提供する。
• 現実的な中央度依存エネルギー密度および温度プロファイルを用いて、この手法の実現可能性と整合性を示す。

提案手法

• 核-核衝突における参加ヌクレオン数（Npart）および二体衝突数（Ncoll）を計算するために、Woods-Saxon核密度プロファイルを用いたGlauberモデルを用いる。
• 文献[19]の解析的シャドウイングモデルを適用し、核効果を複数のポンプリン交換でモデル化することで、初期状態の部分子分布関数の修正を計算する。
• 特定の横断的座標における初期エネルギー密度 ǫi が参加ヌクレオン数（Npart）に比例すると仮定する。関係式 ǫi ∝ dNπ/dη ∝ Npart に基づく。
• 相対論的気体のステファノ=ボルツマン則を用い、T ∝ ǫi^{1/4} により温度 T をエネルギー密度に結びつける。
• クォーカーモニュウム状態の生存確率 S(T) を温度関数として導入し、高温媒体効果（解離や再生）を符号化する。
• 核修飾係数 RAA を RAA = (S_survival × S_initial) / (S_initial,pp) により計算する。ここで S_initial は初期状態のシャドウイングを、S_survival は媒体由来の抑制を表す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 初期状態の核効果（シャドウイング）を、シンプルで解析的な方法でクォーカーモニュウム RAA 計算に一貫して組み込む方法は何か？
• RQ2 重イオン衝突における初期状態の媒体温度の中央度依存性は何か？参加ヌクレオン数とどのように関係するか？
• RQ3 初期状態のシャドウイングと高温媒体抑制の両方の効果を、クォーカーモニュウム RAA の一括フレームワーク内で定量的に組み合わせる方法は何か？
• RQ4 初期状態のシャドウイングを多重度モデルに組み込むと、仮定 ǫi ∝ Npart がどの程度成立するか？
• RQ5 Glauberモデルと熱的スケーリングに基づくシンプルなモデルが、異なる中央度においてクォーカーモニュウム RAA の定性的な特徴を再現できるか？

主な発見

• シャドウイング効果を含んでも、初期エネルギー密度 ǫi は ǫi ∝ Npart でよく近似され、Npart を初期状態の媒体条件の代理として用いることが妥当であることが裏付けられた。
• 媒体の温度は T ∝ Npart^{1/4} とスケーリングし、中央度が高くなるにつれて明確に増加する中央度依存性を示す。
• 中央度が高い衝突におけるクォーカーモニュウム RAA の抑制傾向を、初期状態効果と媒体効果の両方の寄与により、定性的にうまく再現できた。
• 初期状態のシャドウイングの導入により、初期状態でのクォーカーモニュウムの有効な生成量が減少するため、これを補正しないと高温媒体による抑制が過大評価される。
• 任意の温度関数 S(T) を、媒体のダイナミクスを柔軟にモデル化できる形で容易に組み込むことができるフレームワークを提供する。
• 全輸送シミュレーションを必要とせず、初期状態効果と媒体進化の両方の主要な物理的要因を保持した、計算的に効率的な代替手法を提供する。