[論文レビュー] Calculating hard probe radiative energy loss beyond soft-gluon approximation: how valid is the approximation?

Bojana Ilic, Magdalena Djordjevic+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 20, 2018

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、QGPにおける高エネルギー持場の放射エネルギー損失のDGLV形式におけるソフトグルーオン近似を緩和し、放射されたグルーオンが無視できるエネルギーしか持たないという仮定を捨てた解析的表現を導出する。顕著な解析的差異があるにもかかわらず、数値結果ではエネルギー損失およびグルーオン多重度の予測にほとんど影響がないことが示され、実際の応用においてソフトグルーオン近似が驚くほど正確であることが示唆される。

ABSTRACT

The soft-gluon approximation, which implies that radiated gluon carries away a small fraction of initial parton's energy, is a commonly used assumption in calculating radiative energy loss of high momentum partons traversing QGP created at RHIC and LHC. While soft-gluon approximation is convenient, different theoretical approaches reported significant radiative energy loss of high $p_{\perp}$ partons, thereby questioning its validity. To address this issue, we relaxed the soft-gluon approximation within DGLV formalism. The obtained analytical expressions are quite distinct compared to the soft-gluon case. However, numerical results for the first order in opacity fractional energy loss lead to small differences in predictions for the two cases. The difference in the predicted number of radiated gluons is also small. Moreover, the effect on these two variables has an opposite sign, which when combined results in almost overlapping suppression predictions. Therefore, our results imply that, contrary to the commonly held doubts, the soft-gluon approximation in practice works surprisingly well in DGLV formalism. Finally, we also discuss generalizing this relaxation in the dynamical QCD medium, which suggests a more general applicability of the conclusions obtained here.

研究の動機と目的

• 高運動量持場のQGP内での放射エネルギー損失を計算する際のソフトグルーオン近似の妥当性を評価すること。
• DGLV形式においてソフトグルーオン近似を緩和し、エネルギー損失の正確な解析的表現を導出すること。
• 緩和された近似と標準的なソフトグルーオンアプローチとの間で得られる予測を比較すること。
• 緩和がエネルギー損失やグルーオン多重度などの観測可能な量に与える実際の影響を評価すること。
• 結果の動的QCD媒体への影響および広範な物理的適用可能性を検討すること。

提案手法

• DGLV形式において、放射されたグルーオンが初期部分粒子のエネルギーの有限な割合を運ぶことを許容することで、ソフトグルーオン近似を緩和する。
• ソフトグルーオン放射を仮定しない第一順位の透過率エネルギー損失の解析的表現を導出する。
• エネルギー損失およびグルーオン多重度について、緩和された近似と標準的なソフトグルーオン近似との間で数値的比較を行う。
• 主要な観測量における予測の差の符号および大きさを分析する。
• 動的QCD媒体における物理的意味を高めるために、分析を拡張する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 DGLV形式においてソフトグルーオン近似を緩和した場合、放射エネルギー損失の解析的表現はどのように変化するか？
• RQ2 緩和された近似と標準的なソフトグルーオン近似との間で、エネルギー損失の予測にどの程度の定量的差が生じるか？
• RQ3 緩和は予測される放射グルーオン数にどのように影響するか？
• RQ4 解析的差異が顕著であるにもかかわらず、なぜ部分粒子の抑制予測がほとんど同一に保たれるのか？
• RQ5 ソフトグルーオン近似の頑健性に関する結論を、動的QCD媒体に一般化できるか？

主な発見

• 緩和された近似におけるエネルギー損失の解析的表現は、ソフトグルーオン極限とは顕著に異なる。
• 第一順位透過率エネルギー損失についての数値結果では、緩和された場合とソフトグルーオンの場合との間に僅かな差異しか示さない。
• 予測されるグルーオン多重度の差も小さく、エネルギー損失の差とは符号が逆である。
• 符号が逆の差が組み合わさることで、両モデルにおける部分粒子抑制の予測はほぼ重複する。
• これらの結果は、ソフトグルーオン近似が、仮定が緩和されても実際の応用において驚くほど正確である可能性を示唆する。
• この結果は、動的QCD媒体においてもソフトグルーオン近似が広く適用可能である可能性を示唆している。