[論文レビュー] Charm Production at RHIC

M. X. Liu|ArXiv.org|May 28, 2004

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 8

ひとこと要約

本論文は、RHICにおけるPHENIXおよびSTARが、$√s_{NN}=200$ GeVのp-p、d-Au、Au-Au衝突における開放charmおよび$J/\psi$生成に関して得られた予備結果を提示する。開いたcharm生成はd-AuおよびAu-Au系の両方で二重衝突スケーリングに従うことが判明し、これにより媒体による顕著な修正がないことが示唆される一方、d-Au衝突における前方向ラピディティで$J/\psi$の抑制が観測され、グルーオンシャドウイング効果を示唆している。

ABSTRACT

The latest results for open charm and $J/ψ$ production in p-p, d-Au and Au-Au from the PHENIX and STAR experiments at $\sqrt{s_{NN}}=200$ GeV at RHIC are presented. The preliminary data show open charm production follows binary scaling in d-Au and Au-Au collisions at RHIC. In d-Au collisions, a suppression in $J/ψ$ production has been observed at the forward rapidity (d direction), at the backward rapidity (Au direction), $J/ψ$ production seems strongly dependent on collisions centrality. The implications of heavy flavor production in cold (d-Au) and hot (Au-Au) nuclear media at RHIC are discussed.

研究の動機と目的

• p-p、d-Au、Au-Au衝突における$\sqrt{s_{NN}}=200$ GeVでの開放charmおよび$J/\psi$生成を測定し、冷核および熱核物質効果を調べること。
• Au-Au衝突で形成される高温・高密度媒体内での開放charm生成が増幅または抑制されるかどうかを特定すること。
• d-Au衝突における$J/\psi$生成に及ぼす一部粒子のシャドウイング、エネルギー損失、再結合などの核物質効果を調査すること。
• Au-Au衝突における媒体効果を分離するための、p-p衝突における重いフレーバー生成のベースラインを確立すること。
• d-Au衝突における$J/\psi$生成の中心性依存性を、前方向および後方向ラピディティで評価すること。

提案手法

• 背景減算を用いて、$|\eta|<0.35$における非光子電子スぺクトルを測定し、開放charmおよびベータの寄与を特定する。
• Glauberモデルを用いて、中心性依存解析のための平均二重衝突数$\langle N_{\text{coll}} \rangle$を推定する。
• 核修飾係数$R_{dA} = \frac{1}{2 \times 197} \frac{d\sigma^{dAu}/dy}{d\sigma^{pp}/dy}$を用いて、p-pに対して相対するd-Auにおける$J/\psi$抑制を定量化する。
• $R_{CP} = \frac{\text{中心性ビン内のyield}}{\text{最も外側のビンのyield}}$を用いて、d-Auにおける$J/\psi$生成の中心性依存性を研究する。
• STARでは、ハドロン崩壊チャネル（例：$D^0 \to \pi^- K^+$）を用いて$D^{0,\pm}$および$D^{*}$メソンを再構築し、直接的な開放charm測定を実施する。
• 異なる系における$<N_{\text{coll}}>$スケーリングされた電子および$J/\psi$生成量を比較し、二重衝突スケーリング仮説の妥当性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 d-AuおよびAu-Au衝突における開放charm生成は二重衝突スケーリングに従うか？ これは、媒体による強い修正がないことを示唆する。
• RQ2 d-Au衝突における前方向ラピディティで$J/\psi$抑制が観測されるか？ これはグルーオンシャドウイングに何を示唆するか？
• RQ3 d-Au衝突における後方向ラピディティで$J/\psi$生成は中心性に依存するか？
• RQ4 一部粒子のエネルギー損失や再結合といった競合効果が、核衝突における$J/\psi$生成にどの程度影響を及ぼすか？
• RQ5 d-Auにおける観測された$J/\psi$抑制は、シャドウイング、エネルギー損失、再結合を含む理論的モデルから区別できるか？

主な発見

• PHENIXによる、$\sqrt{s}=200$ GeVのp-p衝突における開放charm全断面積は$\sigma^{pp}_{c\bar{c}} = 709 \pm 85(stat) \pm^{332}_{281}(sys)\ \mu b$として測定された。
• STARは、スケーリングされた核子-核子開放charm断面積として$\sigma^{NN}_{c\bar{c}} = 1.12 \pm 0.20(stat) \pm 0.37(sys)\ \text{mb}$を報告し、PHENIXの結果と整合的である。
• d-AuおよびAu-Au衝突における開放charm生成は、二重衝突スケーリングと整合的であり、顕著な増幅または抑制がないことが示唆される。
• d-Au衝突において、前方向ラピディティで$J/\psi$抑制が観測され、$R_{dA}$は1より著しく小さい。これは、Au核におけるグルーオンシャドウイングを示唆している。
• d-Au衝突における後方向ラピディティで、$J/\psi$生成は強い中心性依存性を示し、$R_{CP}$は$\langle N_{\text{coll}} \rangle$の増加に伴い減少する。
• 統計的限界のため、$J/\psi$抑制の理論的モデル（シャドウイング、エネルギー損失、再結合）の間を明確に区別することはできない。