[論文レビュー] Baryon stopping in high energy collisions and the extrapolation of hadron production models to Cosmic Ray energies

J. Ranft|ArXiv.org|Feb 14, 2000

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 11被引用数 9

ひとこと要約

本論文は、CERN SPSを超えるエネルギー領域で有効となる、マルチストリングハドロン生成モデル（例：デュアルパートンモデル、DPM）における新しいダイクォーク対称性破れメカニズムを導入し、高エネルギーのハドロン-核および核-核衝突におけるバリオン停止を強化する。このメカニズムは、超高エネルギー宇宙線相互作用へのモデルの外挿を顕著に変化させ、急速度分布およびバリオン停止に関する実験データとの整合性を向上させる。

ABSTRACT

A new striking feature of hadron production in nuclear collisions is the large stopping of the participating nucleons in hadron-nucleus and nucleus-nucleus collisions. This enhanced baryon stopping can be understood introducing new diquark breaking mechanisms in multistring models of hadron production. Here we show, that similar diquark breaking mechanisms occur at high energy even in hadron-hadron collisions. This effect leads to significant changes in the extrapolation of these models to Cosmic Ray energies.

研究の動機と目的

• マルチストリングモデルにおける核衝突におけるバリオン停止の増強に関する乖離を解消すること。
• ハドロン-ハドロン衝突および核-核衝突の両方におけるバリオン停止を説明できるメカニズムを構築すること。
• ハドロン生成モデルの超高エネルギー宇宙線相互作用への外挿を改善すること。
• DPMJET-II.5モンテカルロイベントジェネレータに新しいダイクォーク対称性破れダイアグラムを組み込むことで、正確なシミュレーションを可能にすること。

提案手法

• DPMフレームワーク内で、複数の散乱チェーンに由来するシアクォークを含む新しいダイクォーク対称性破れダイアグラムを導入する。
• このメカニズムを高エネルギーのハドロン-ハドロンおよびハドロン-核衝突に適用する。
• 新しいダイアグラムをDPMJET-II.5モンテカルロイベントジェネレータに実装し、粒子生成をシミュレートする。
• ダイクォーク崩壊にポップコーンフラグメンテーション機構を適用し、後続のフラグメンテーション段階でバリオンが形成可能にする。
• モデル予測を急速度分布およびバリオン停止に関する実験データと比較する。
• このメカニズムの影響を高エネルギー外挿に与える影響を分析することで、宇宙線エネルギー領域へのモデルの拡張を実施する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 新しいダイクォーク対称性破れメカニズムは、ハドロン-核および核-核衝突におけるバリオン停止にどのように影響を与えるか？
• RQ2 高エネルギー領域でこのメカニズムを可能にするシアクォークの役割は何か？
• RQ3 このメカニズムの組み込みが、DPMモデルの超高エネルギー宇宙線相互作用への外挿にどのように影響を与えるか？
• RQ4 この新しいメカニズムは、急速度分布に関する実験データとの整合性をどの程度向上させるか？
• RQ5 このメカニズムは、宇宙線シャワー・シミュレーションの文脈でどのような意味を持つのか？

主な発見

• 新しいダイクォーク対称性破れメカニズムは、CERN SPSをはるかに超えるエネルギー領域で顕著に働き、特にハドロン-ハドロン衝突において顕著である。
• このメカニズムにより、中央の急速度領域におけるバリオン停止が顕著に増加する。
• プロトンの急速度分布には、中央の谷が小さくなり、ピークが広がる傾向がポップコーンフラグメンテーション効果によって現れる。
• モデルの宇宙線エネルギー領域への外挿は顕著に変更され、中央急速度領域におけるバリオン生成が強化される。
• このメカニズムの組み込みにより、急速度プラトーおよび横方向運動量-多重度相関に関する実験データとの整合性が向上する。
• DPMJET-II.5イベントジェネレータは、新しいダイアグラムを正常に統合し、超高エネルギー宇宙線シャワーの正確なシミュレーションを可能にしている。