[論文レビュー] Can hyperon/meson ratios in rare high multiplicity pp collisions at Large Hadron Collider energies provide signatures of mini-quark-gluon plasma formation?

V. Topor Pop, M. Gyulassy+3 more|arXiv (Cornell University)|Mar 29, 2012

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 2

ひとこと要約

本研究では、√s = 7 TeVにおける高多重度の陽子-陽子衝突を、HIJING/BB v2.0モデルを用いてシミュレートし、強い縦方向の色場を模倣するための強化されたストリング張力（κ）が、ハイパロン/メソン比にどのように影響するかを調査している。κを最小偏位の2 GeV/fmから高多重度イベントの5 GeV/fmに増加させた場合、(多重)奇妙バリオン/メソン比に顕著な増幅が予測される。これは、p+p衝突におけるミニクォーグルーグラウン・プラズマ形成の可能性のあるシグネチャーを示唆している。

ABSTRACT

We use the framework of the HIJING/BB v2.0 model to simulate high-multiplicity (HM) $p+p$ collision events at the Large Hadron Collider (LHC) to study observables sensitive to possible collective phenomena, such as strong longitudinal color fields (SLCF) modeled by an enhanced string tension ($\kappa$). We focus on the hyperon/meson yield ratios at center-of-mass (c.m.) energy $\sqrt{s}$ = 7 TeV, in the transverse momentum region, $1 < p_T < 4 $ GeV/{\it c}. For minimum bias events these ratios are well described assuming an energy dependence $\kappa = \kappa(s)= \kappa_{0} (s/s_{0})^{0.04} { m GeV/fm}$ ($\kappa_{0}$= 1 GeV/fm), giving a value $\kappa = 2$ GeV/fm at $\sqrt{s}$ = 7 TeV. We compare minimum bias (MB) events to simulated HM events assuming that $\kappa(MB)=2$ GeV/fm could grow to an extreme value of $\kappa(HM)=5$ GeV/fm that saturates the strangeness suppression factor. With this assumption the model predicts a very strong enhancement of (multi)strange baryon/meson ratios in HM events. If observed, such an enhancement could be also interpreted as a possible signature for formation in HM $p+p$ collision events of a deconfined but out of local thermal equilibrium {\em mini quark-gluon plasma} (mQGP).

研究の動機と目的

• LHCエネルギー下での高多重度pp衝突が、クォーグルーグラウン・プラズマに関連づけられる集団的現象のシグネチャーを示す可能性があるかを調査すること。
• HIJING/BB v2.0モデルにおける強化されたストリング張力（κ）が、強い縦方向の色場を模倣し、ハイパロン/メソン生成比に影響を与えるかどうかを評価すること。
• 高多重度イベントにおけるκの極端な値が、(多重)奇妙バリオン/メソン比の観測可能な増幅を引き起こすかどうかを特定すること。
• そのような増幅が、p+p衝突における脱コンfinement的で、非平衡的ミニクォーグルーグラウン・プラズマ状態の形成を示唆する可能性があるかどうかを評価すること。

提案手法

• √s = 7 TeVにおける高多重度pp衝突を、HIJING/BB v2.0イベントジェネレータを用いてシミュレートすること。
• エネルギー依存のストリング張力κ(s) = κ₀(s/s₀)^0.04を導入し、κ₀ = 1 GeV/fmとして、√s = 7 TeVでκ = 2 GeV/fmが得られるように設定すること。
• 高多重度イベントにおいてより高いκ値（5 GeV/fm）を仮定し、奇妙性抑制の飽和をモデル化すること。
• κ値を変化させた状況下で、最小偏位と高多重度イベントにおけるハイパロン/メソン生成比を比較すること。
• 比の分析にあたり、横運動量領域1 < pT < 4 GeV/cに焦点を当てる。
• モデルを用いて、極端なκ値が、ミニクォーグルーグラウン・プラズマのシグネチャーとして観測可能な(多重)奇妙バリオン/メソン比の増幅を再現できるかどうかをテストすること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 √s = 7 TeVにおける高多重度pp衝突で、強化されたストリング張力が観測されたハイパロン/メソン生成比を再現できるか？
• RQ2 高多重度イベントにおいてストリング張力が2 GeV/fmから5 GeV/fmに増加した場合、(多重)奇妙バリオン/メソン比に顕著な増幅が生じるか？
• RQ3 そのような増幅が、p+p衝突における一時的で、脱コンfinement的かつ非熱的ミニクォーグルーグラウン・プラズマ状態の形成を示す証拠と解釈できるか？
• RQ4 エネルギー依存のストリング張力モデル（κ(s)）が、高多重度ppイベントの観測動態をどの程度正確に記述できるか？
• RQ5 高多重度イベントにおける奇妙性抑制の飽和は、ミニクォーグルーグラウン・プラズマの形成と整合的か？

主な発見

• κ = 2 GeV/fmのとき、κ(s) = κ₀(s/s₀)^0.04のエネルギー依存スケーリングに従い、最小偏位のハイパロン/メソン比が正確に再現される。
• 高多重度イベントにおいてストリング張力を極端にκ = 5 GeV/fmに増加させると、(多重)奇妙バリオン/メソン比に顕著な増幅が生じる。
• 高κ条件下での(多重)奇妙バリオン/メソン比の予測増幅は、顕著で、最小偏位の挙動とは明確に異なる。
• この増幅は、高多重度p+p衝突における脱コンfinement的で、非熱的平衡状態のミニクォーグルーグラウン・プラズマの形成の可能性のあるシグネチャーと解釈される。
• 結果から、このようなシグネチャーは1 < pT < 4 GeV/cのエネルギー領域で観測可能であり、LHC実験における検証可能な予測を提供する。
• 本研究は、強化されたストリング張力と集団的現象、および小スケール系における脱コンfinementのシグネチャーを結びつける理論的枠組みを提供する。