[論文レビュー] Azimuth multipoles vs minimum-bias jets in 2D angular correlations on $\eta$ and $\phi$

T. A. Trainor|arXiv (Cornell University)|Sep 12, 2011

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、RHIC衝突からの同じ側2次元相関のピークが、初期状態の幾何的多極子よりも最小バイトジェットによって最もよく説明されると主張している。擬似急速度（η）の湾曲と2次元相関の投影を分析することで、1次元フーリエ振幅（『高次調波流』と解釈されるもの）が集団的流れではなく、ジェット構造によって駆動されていることが示された。主な結果は、ジェットに基づく系統が観測されたv₂{2}およびそれ以上の調波を定量的に予測できることであり、初期状態の揺らぎによる三角形または四重極子流に基づく解釈に挑戦するものである。

ABSTRACT

Angular correlations measured in \pp and heavy ion collisions at the Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) include a same-side (SS) 2D peak. In peripheral \aa and p-p collisions the SS peak properties are consistent with predicted minimum-bias jet correlations. However, in more-central \auau collisions the SS peak becomes elongated on pseudorapidity $\eta$. Arguments have been proposed to explain the SS peak $\eta$ elongation in terms of possibly-fluctuating initial-state geometry multipoles coupled with radial flow to produce final-state momentum-space multipoles. Such arguments are based on Fourier decomposition of 2D angular correlations projected onto 1D azimuth. In this analysis we show that measured correlation structure on $\eta$ (large curvatures) establishes a clear distinction between the SS 2D (jet) peak and 1D multipoles. Measured 2D peak systematics can predict inferred 1D Fourier amplitudes interpreted as "higher harmonic flows." But 1D Fourier amplitudes alone cannot describe 2D angular correlations. The SS 2D peak remains a unique structure which can be interpreted in terms of parton scattering and fragmentation in all cases.

研究の動機と目的

• 同じ側2次元ピークがAu-Au衝突においてジェット由来か、集団的流れ由来かという議論を解決すること。
• 1次元フーリエ振幅（例：v₂{2}）が、方位相関で測定されたものがあなたのジェット構造に依存せず、2次元ジェットピークの系統によって予測可能であることを示すこと。
• 擬似急速度（η）の湾曲が、ジェット構造と非ジェットの四重極子または流れに類似した構造を区別する鍵であることを示し、1次元方位投影ではこの特徴が失われること。
• ミニジェットの系統と測定された高次調波流との間の関係を定量的に特定し、LHCデータと整合することを示すこと。

提案手法

• 200 GeVのAu-Au衝突からの2次元角度相関データを用い、擬似急速度（η）と方位（φ）の構造に焦点を当てる。
• 同じ側ピークの2次元ガウスモデルを適用し、そのηおよびφ幅の系統を抽出する。
• ηの除外カット下で2次元ピーク振幅と1次元フーリエ係数を関連付けるための投影係数G(ση∆; η1, η2)を導出する。
• 2次元相関を1次元方位に投影し、フーリエ分解を実行してvₘ{2}振幅を抽出する。
• ミニジェット系統から予測されたvₘ{2}値をLHCからの実験的測定値と比較する。
• Glauberモデルのパrameter（Npart, Nbin, ν）と擬似急速度カットを用いて、中心性依存性をモデル化する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 200 GeVのAu-Au衝突における同じ側2次元ピークは、全中心性範囲で最小バイトジェットによって一貫して説明可能か？
• RQ2 1次元フーリエ振幅（例：v₂{2}）が方位で測定されたものがあなたのジェット構造由来である割合はどの程度か、初期状態の幾何的多極子由来ではないか？
• RQ3 2次元ピークの擬似急速度（η）の湾曲が、ジェット寄与と非ジェットの四重極子または流れに類似した構造をどのように区別できるか？
• RQ4 2次元ピークの系統が、LHCエネルギーでの測定された高次調波流（vₘ{2}）を定量的に予測可能か？
• RQ5 ηの除外カットが推定される1次元フーリエ振幅に与える影響は何か？そして、2次元相関構造を用いてどのように補正可能か？

主な発見

• 200 GeVのAu-Au衝突における同じ側2次元ピークは、強い擬似急速度の湾曲を示しており、これはジェット構造の特徴的特徴であり、集団的流れモデルでは説明できない。
• 測定された2次元ピークの系統が、1次元フーリエ解析から推定されたv₂{2}値を正確に予測しており、v₂{2}が独立した流れの測定ではなく、ジェット幾何学の結果であることを示している。
• 2次元ピークは中心的衝突でも明確な構造を保ち、そのη方向への延長は初期状態の幾何的揺らぎではなく、一部粒子の散乱とフラグメンテーションによって最もよく説明される。
• ηの除外カットは1次元フーリエ振幅を顕著に抑制するが、投影係数G(ση∆; η1, η2)を用いることで、真のジェット駆動信号を回復できる。
• ミニジェット系統から予測されたvₘ{2}値は、最近のLHC測定による高次調波流と一致しており、これらの観測量がジェット由来であるという主張を支持する。
• 1次元方位相関のフーリエ分解では、2次元相関構造を完全に記述できない。2次元ピークは、フーリエモードの和に還元できない独自の特徴を有する。