[論文レビュー] Baryon distribution for high energy heavy ion collisions in a parton cascade model

Yasushi Nara|ArXiv.org|Mar 29, 2000

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、バリオンクラスタ形成と高次レゾナント崩壊を含めるようにVNIパートンカスケードモデルを拡張し、高エネルギー重イオン衝突におけるバリオン分布の現実的なシミュレーションを可能にした。SPSおよびRHICエネルギーにおけるバリオンストッピングは、主にソフト過程—特にビームクラスタの崩壊—に起因しており、ハードパートン散乱とは異なる。RHICエネルギーにおけるプラズマ相では、中間ラピディティ領域がバリオンフリーであると予測した。

ABSTRACT

The baryon distribution is studied by using a parton cascade model which is based on pQCD incorporating hard partonic scattering and dynamical hadronization scheme. In order to study baryon distribution,baryonic cluster formation is newly implemented as well as hadronic higher resonance states from parton/beam cluster decay. The net baryon number and charged hadron distributions are calculated with different $K$-factors in which parameters are fixed by elementary $p\bar p$ data at $E_{c.m.}=200$ GeV. It is found that baryon stopping behavior at SPS and RHIC energies are not consequence of hard parton scattering but soft processes.

研究の動機と目的

• パートンカスケードモデルVNIにバリオンクラスタ形成およびパートン／ビームクラスタ崩壊からの高次レゾナント状態を組み込むこと。
• SPSおよびRHICエネルギーにおける高エネルギー重イオン衝突におけるバリオンストッピングの起源を調査すること。
• バリオンストッピング挙動を支配するのはハードパートオン散乱かソフト過程かを特定すること。
• 調整可能な$K$要因を用いて$\sqrt{s} = 200$ GeVにおける基本的$p\bar{p}$データを用いてモデルを検証すること。
• パートオン凝集およびハドロン化ダイナミクスが、ネットバリオンおよび電荷粒子のラピディティ分布に与える役割を評価すること。

提案手法

• 微小なQCDに基づくパートンカスケードモデルを採用し、Ellis-Geigerメカニズムによる動的ハドロン化を実装する。
• 新しいバリオンクラスタ形成過程を導入：$qq + q \to C$、$\bar{q}\bar{q} + \bar{q} \to C$、および$q_1q_2 + \bar{q}_3 \to q_1\bar{q}_3 + q_2$。閉じ込め長尺度$L_c = 0.8$ fmを用いたローレンツ不変距離基準を採用する。
• 2粒子間距離$L_{ij}$に依存する凝集確率関数$\Pi_{ij\to C}$を定義し、遷移領域には$L_0 = 0.6$ fmを設定する。
• 非相互作用的レキシブルパートンを用いたビームクラスタを、$pp$データにフィットした単純なパラメータ化によりモデル化し、多重度調整のため$K$要因を変動させる。
• 中心的衝突におけるPb+Pb（$E_{\text{lab}} = 158$ AGeV）およびAu+Au（$\sqrt{s} = 200$ AGeV）をシミュレートする。
• ハドロン化前後におけるネットバリオン数（$q - \bar{q}$）およびネットプロトン分布を追跡し、中間ラピディティにおけるバリオン抑制の程度を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SPSおよびRHICエネルギーにおける重イオン衝突において、バリオンストッピングはハードパートン散乱かソフト過程のどちらが支配的か？
• RQ2 バリオンクラスタ形成の導入が、ネットプロトンおよびネットバリオン数のラピディティ分布に与える影響は何か？
• RQ3 $\sqrt{s} = 200$ GeVにおける基本的$p\bar{p}$データから、パートンカスケードモデルの$K$要因はどの程度制約できるか？
• RQ4 パートンおよびビームクラスタの崩壊における高次レゾナント状態が、最終状態バリオン分布の形作りに果たす役割は何か？
• RQ5 実際の$K$要因チューニング下で、パートンカスケードモデルにおいて中間ラピディティ領域がバリオンフリーであるか？

主な発見

• SPSエネルギーにおけるバリオンストッピングは、$K=1.0$でモデルがよく再現され、主にビームクラスタ崩壊によるものであり、ソフト過程が支配的であることを示唆している。
• パートンクラスタ崩壊によるネットプロトン出yieldへの寄与は無視できるほど小さく、バリオンストッピングがハード散乱ではなくソフト物理学に起因することを確認した。
• RHICエネルギー（$\sqrt{s} = 200$ AGeV）において、$K$要因にかかわらずモデルは中間ラピディティ領域がバリオンフリーであると予測しており、ネットプロトン分布は前後ラピディティにピークを示す。
• ハドロン化前のパートンからのネットバリオン数分布は中間ラピディティに集中しているが、最終的なネットプロトン出yieldにほとんど寄与しない。これはバリオン抑制と整合的である。
• 電荷粒子のラピディティ分布は$K$要因に強く依存しており、多重度チューニングが高次pQCD補正に敏感であることを確認した。
• $p\bar{p}$のラピディティおよび横運動量分布だけでは、モデルの$K$要因を一意に特定できないことが判明し、追加の制約が必要であることが示された。