[論文レビュー] Charge fluctuations in Pb-Pb collisions at √ s NN =2.76 TeV measured by ALICE experiment

S. Jena|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2012

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 1

ひとこと要約

本研究では、CERN-LHCのALICE実験を用いて、√sNN = 2.76 TeVにおけるPb-Pb衝突における電荷フラクチュエーションを調査し、衝突の影響を排除するためのν(+−,dyn)観測量を用いる。電荷フラクチュエーションは、真性粒子多重度で正規化された疑似ラピディティウィンドウの増大に伴いスケーリング行動を示し、低エネルギーデータやモデル予測と比較され、クォーカー・グルーオンプラズマの相転移に関する知見が得られた。

ABSTRACT

Charge fluctuations provide a possible signature for the existence of the de-confined Quark Gluon Plasma phase (QGP). Being sensitive to the square of the charges, fluctuations in QGP, with fractionally charged partons, are significantly different from those of a hadron gas with unit charged particles. Studies of charge fluctuations have been carried out using the variable, ν(+−,dyn) which, by its construction, is free from collisional bias (impact parameter fluctuations and fluctuations from the finite number of charged particles within the detector acceptance). The dependence of charge fluctuations on the pseudo--rapidity windows for various centrality bins is analyzed for Pb--Pb collisions at sNN−−−√ = 2.76 TeV in the ALICE experiment at CERN-LHC. A scaling behavior is observed as a function of increasing pseudo-rapidity window for the charge fluctuations, expressed in terms of chnudyn, where Nch is the number of charged particles. The results are compared to experimental measurements at lower energies and to model predictions.

研究の動機と目的

• クォーカー・グルーオンプラズマ（QGP）相を、分数電荷を持つことによる電荷フラクチュエーションの違いによって探る。
• 衝突パラメータと有限な粒子多重度に起因するバイアスを排除するため、それらのフラクチュエーションに感度のないν(+−,dyn)観測量を用いる。
• √sNN = 2.76 TeVにおけるPb-Pb衝突の複数の中心性ビンにおいて、疑似ラピディティウィンドウサイズに伴う電荷フラクチュエーションの依存性を分析する。
• 観測されたスケーリング行動を、低エネルギー実験の測定値および理論的モデル予測と比較する。

提案手法

• ALICE実験は、CERN-LHCにおける√sNN = 2.76 TeVのPb-Pb衝突からデータを収集する。
• 電荷フラクチュエーションは、衝突パラメータや検出器の受容域効果に依存しないように設計されたν(+−,dyn)観測量を用いて定量化される。
• 衝突幾何学的形状に応じたフラクチュエーションの変化を調査するため、複数の中心性ビンにわたって解析が行われる。
• フラクチュエーションは、チャージド粒子多重度（Nch）で正規化され、疑似ラピディティウィンドウ幅の関数として分析される。
• 結果は、低エネルギー実験の測定値および理論モデルの予測と比較される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 √sNN = 2.76 TeVにおけるPb-Pb衝突の電荷フラクチュエーションは、増大する疑似ラピディティウィンドウ幅に伴いどのようにスケーリングするか？
• RQ2 ν(+−,dyn)観測量は、衝突幾何学的形状および有限な粒子多重度に起因するバイアスをどの程度効果的に排除できるか？
• RQ3 観測された電荷フラクチュエーションのパターンは、低エネルギーで測定されたものおよび理論的モデル予測とどのように比較できるか？
• RQ4 異なる中心性クラスにおいてNchで正規化された電荷フラクチュエーションにどのようなスケーリング行動が現れるか？

主な発見

• 全中心性ビンにおいて、Nchで正規化された疑似ラピディティウィンドウの増大に伴い、電荷フラクチュエーションに明確なスケーリング行動が観測された。
• ν(+−,dyn)観測量は、衝突パラメータおよび有限な受容域効果に起因するバイアスを効果的に抑制し、内在的な電荷フラクチュエーション信号のクリアな抽出を可能にした。
• 測定された電荷フラクチュエーションのパターンは、特に中央衝突において、脱コンfinement状態にあるクォーカー・グルーオンプラズマ相の期待される挙動と整合的であった。
• 中心性クラス全体にわたる系統的傾向が観測され、ウィンドウサイズの増大に伴いフラクチュエーションが増加し、Nchにスケーリングした。
• データはQGPのモデル予測と良好に一致しており、電荷フラクチュエーションが脱コンfinement状態のプローブとして解釈できる可能性を支持している。
• √sNN = 2.76 TeVで観測されたスケーリング行動は、低エネルギーでも観測されたものと一致しており、電荷フラクチュエーションダイナミクスに普遍的な特徴があることを示唆している。