[論文レビュー] Centrality Dependence of Charged Particle Multiplicity in Au-Au Collisions at sqrt(sNN) = 130 GeV

K. Adcox, S. S. Adler+3 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2001

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 131

ひとこと要約

本研究では、RHICにおけるPHENIX検出器を用いて130 GeVのAu-Au衝突における中間ラピディティ領域での荷電粒子生成数の測定を報告する。5%最も中心的な衝突に対して、中間ラピディティ（η = 0）における単位擬似ラピディティあたりの粒子密度は622 ± 1（統計）± 41（系誤差）の荷電粒子であり、中心性が高くなるにつれて参加する核子あたりの粒子密度が安定して増加する。

ABSTRACT

We present results for the charged-particle multiplicity distribution at mid-rapidity in Au - Au collisions at sqrt(s_NN)=130 GeV measured with the PHENIX detector at RHIC. For the 5% most central collisions we find $dN_{ch}/d\eta_{|\eta=0} = 622 \pm 1 (stat) \pm 41 (syst)$. The results, analyzed as a function of centrality, show a steady rise of the particle density per participating nucleon with centrality.

研究の動機と目的

• √sNN = 130 GeVにおけるAu-Au衝突における中間ラピディティ領域での荷電粒子生成数分布を測定すること。
• 重イオン衝突における粒子生成が衝突の中心性にどのように依存するかを調査すること。
• 中心性に応じた参加核子あたりの粒子密度を決定し、この衝突で形成される高密度媒体の性質を解明すること。
• クォーク-グルーオンプラズマ形成の理論的モデルと比較可能な、最も中心的な衝突における粒子生成数の高精度測定を提供すること。

提案手法

• 相対論的重イオン衝突装置（RHIC）におけるPHENIX検出器を用いて、√sNN = 130 GeVのAu-Au衝突からのデータ収集を行う。
• |η| < 1.0の擬似ラピディティ範囲における荷電粒子を分析し、粒子生成数の決定に中間ラピディティ領域（η ≈ 0）に注目する。
• ビーム遮断カウンタ（BEM）に蓄積された全エネルギーに基づいて衝突を中心性クラスに分類し、参加核子数と相関づける。
• 検出器の効率および受容域補正を適用して、真の粒子生成数分布を抽出する。
• 各中心性ビンにおける生成数を参加核子数で正規化することで、参加核子あたりの粒子密度を計算する。
• 解析カットや検出器応答モデルを変化させることで、系統的誤差を推定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 √sNN = 130 GeVにおけるAu-Au衝突の5%最も中心的な衝突で、中間ラピディティ領域における荷電粒子生成数は何か？
• RQ2 130 GeVのAu-Au衝突において、参加核子あたりの粒子密度は衝突の中心性にどのように依存するか？
• RQ3 粒子生成率は衝突の中心性が高くなるにつれて単調に増加するか？
• RQ4 測定された生成数は、独立した核子-核子衝突の重ね合わせや熱的モデルの予測と比べてどう異なるか？
• RQ5 粒子密度の中心性依存性は、重イオン衝突における高密度で熱平衡状態に近い媒体の形成をどのように示唆するか？

主な発見

• √sNN = 130 GeVにおける5%最も中心的なAu-Au衝突において、中間ラピディティ領域での荷電粒子生成数はdNch/dη|η=0 = 622 ± 1（統計）± 41（系誤差）として測定された。
• 参加核子あたりの粒子密度は、中心性が高くなるにつれて安定して増加しており、より中心的な衝突で粒子生成が増強されていることを示している。
• 測定された生成数は、独立した核子-核子衝突の重ね合わせから予想される値よりも顕著に高く、高密度媒体における集団的効果が示唆される。
• 核子あたりの粒子密度の中心性依存性は、強い部分子的相互作用を伴う高温・高密度媒体の形成と整合的である。
• 本結果は、RHICエネルギー領域における重イオン衝突における粒子生成の理論的モデルのベンチマークを提供する。
• 系統的誤差±41は、主に検出器応答および受容域補正に起因しており、統計的誤差は比較的無視できるほど小さい。