[論文レビュー] CGC/saturation approach for soft interactions at high energy: long range rapidity correlations

E. Gotsman, E. Levin+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 18, 2015

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 48被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、高エネルギー軟核反応における大規模で長距離にわたる迅速度相関を説明するCGC/飽和に基づくモデルを提案する。2チャネルモデルに装着されたBFKLフォン・ペロン・グリーン関数を組み込むことで、迅速度に依存しないR(y₁,y₂) ≥ 1の相関関数を予測し、密度の高い部分子物質における強い引力的相互作用を示し、√s = 7 TeVにおけるATLASおよびCMS LHCデータと良好に一致する。

ABSTRACT

In this paper we continue our program to build a model for high energy soft interactions, that is based on the CGC/saturation approach.The main result of this paper is that we have discovered a mechanism that leads to large long range rapidity correlations, and results in large values of the correlation function $R\Lb y_1,y_2\Rb \,\geq \,1$, which is independent of $y_1$ and $ y_2$. Such behaviour of the correlation function, provides strong support for the idea, that at high energies the system of partons that is produced, is not only dense, but also has strong attractive forces acting between the partons.

研究の動機と目的

• モンテカルロシミュレーションを避けて、CGC/飽和フレームワークに基づく高エネルギー軟相互作用の理論的モデルの構築を目的とする。
• BFKLフォン・ペロン計算を組み込むことで、CGC/飽和アプローチを弾性物理学と調和させる。
• LHCデータで観測された大規模で長距離にわたる迅速度相関の起源を説明すること。特に、包含的および弾性過程において。
• √s = 7 TeVにおけるATLASおよびCMSの実験データと比較して、モデルの予測能力を検証すること。
• 密度の高い物質における部分子間の強い引力的相互作用が、観測された相関構造を説明できるかどうかを調査すること。

提案手法

• 非線形バルツィルスキー＝コフチェーゴフ（BK）方程式の解にMPSI近似を適用し、装着されたBFKLフォン・ペロン・グリーン関数を導出する。
• グリーン関数は、飽和スケールおよび衝突パラメータ依存性を含むパラメトリック形式により、飽和効果を組み込む。
• 弾性生成を記述するために2チャネルモデルを用い、複雑な弾性状態を1つの有効状態に置き換える。
• 相関関数R(y₁,y₂)は、ミューラー図法を用いて計算され、長距離および短距離相関の両方の寄与を含む。
• 短距離相関は、パラメータa = 0.7およびΔ = 2を用いた現象論的形でモデル化される。一方、長距離相関は装着されたフォン・ペロン振幅から導出される。
• モデルは、装着されたフォン・ペロンからの長距離相関と、パートンシャワーからの短距離寄与を組み合わせることで、実験データに適合する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CGC/飽和フレームワークは、モンテカルロシミュレーションに依存せずに、高エネルギー軟相互作用における大規模で長距離にわたる迅速度相関を生成できるか？
• RQ2 LHCデータで観測されたR(y₁,y₂) ≥ 1の挙動の起源は何か？これは、密度の高い部分子物質における強い引力的相互作用によって説明可能か？
• RQ3 装着されたBFKLフォン・ペロン・グリーン関数を含めることで、標準的な軟核フォン・ペロンモデルと比較して相関構造にどのような影響を与えるか？
• RQ4 このモデルは、√s = 7 TeVにおけるATLASおよびCMSの多重性相関データをどの程度よく記述できるか？
• RQ5 なぜこのモデルでは相関関数がy₁およびy₂に依存しなくなるのか？これは生成された部分子系の力学にどのような意味を持つのか？

主な発見

• モデルは、高エネルギーにおいて、特定のy₁およびy₂の値に依存しない、大規模で長距離にわたる迅速度相関R(y₁,y₂) ≥ 1を予測する。
• 長距離相関関数は、モデルで最も理論的に信頼性が高い部分である、装着されたBFKLフォン・ペロン・グリーン関数の構造に起因する。
• 短距離相関を含めた場合、モデルは√s = 7 TeVにおけるATLASの多重性相関データを合理的に再現する。
• モデルの相関値は、|η| < 2.5範囲における前後相関の実験的値0.666 ± 0.011と良好に一致する。
• W = 13 TeVにおける予測では、エネルギーに伴い相関が増加する傾向を示し、高エネルギー域で長距離効果の役割が拡大する可能性を示唆する。
• このモデルが大規模相関をうまく記述できるのは、軟核フォン・ペロンに基づくモデルが迅速度に依存する相関を予測するのとは対照的であり、密度の高い物質における強い部分子的引力の重要性を強調する。