[論文レビュー] Comparison of the space-time extent of the emission source in $d$$+$Au and Au$+$Au collisions at $\sqrt{s_{NN}}=200$ GeV

A. Adare, S. Afanasiev+520 more|arXiv (Cornell University)|Apr 21, 2014

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、√sNN = 200 GeV における d+Au および Au+Au 衝突における粒子放出源の空間的・時間的広がりを、ハナベリー・ブラウン＝ツイスト（HBT）干渉計測定法を用いて比較した。HBT半径が初期幾何的サイズ R̄ に線形に比例することが判明し、最終状態の散乱によって駆動される流体力学的のような集団的膨張が示唆された。この現象は、小スケールおよび大スケールの両システムで類似した力学的挙動を示している。

ABSTRACT

Two-pion interferometry measurements in $d$$+$Au and Au$+$Au collisions at $\sqrt{s_{NN}}=200$ GeV are used to extract and compare the Gaussian source radii R$_{ m out}$, R$_{ m side}$, and R$_{ m long}$, which characterize the space-time extent of the emission sources. The comparisons, which are performed as a function of collision centrality and the mean transverse momentum for pion pairs, indicate strikingly similar patterns for the $d$$+$Au and Au$+$Au systems. They also indicate a linear dependence of R$_{ m side}$ on the initial transverse geometric size $\bar{R}$, as well as a smaller freeze-out size for the $d$$+$Au system. These patterns point to the important role of final-state rescattering effects in the reaction dynamics of $d$$+$Au collisions.

研究の動機と目的

• 小スケールのシステム（d+Au）が、大スケールの Au+Au 衝突と同様の空間的・時間的ダイナミクスを示すかどうかを調査すること。
• Au+Au 衝突で知られている最終状態の散乱効果が、d+Au 衝突の放出源幾何学的形状に同様に影響を及ぼすかどうかを特定すること。
• 異なる衝突システムおよびエネルギーにおける HBT 半径が、初期横方向幾何的サイズ R̄ に比例するかどうかをテストすること。
• 高密度のハドロン的衝突における流体力学的膨張の普遍性を評価すること。
• HBT 半径と幾何的スケーリングを用いて、小スケールシステムにおける集団的ダイナミクスの証拠を提供すること。

提案手法

• √sNN = 200 GeV における d+Au および Au+Au 衝突において、2粒子運動量相関から HBT 半径 R_side、R_out、R_inv を測定する。
• ガウス的放出源モデルを用い、2粒子相関関数へのフィットにより放出源サイズを抽出する。
• 異なるシステム間で、HBT 半径を横運動量 mT および平均横運動量 kT の関数として比較する。
• 参加ヌクレオン数 N_part からの推定値を用いて初期幾何的サイズ R̄ を求め、HBT 半径を R̄ に対してプロットすることで幾何的スケーリングを適用する。
• d+Au、Au+Au、Pb+Pb システム全体にわたり、R_side および R_inv が R̄ に対して線形フィットを適用し、スケーリング行動をテストする。
• τ ∝ R̄ および流体力学的スケーリングパターンを予測する理論的モデルと結果を比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 √sNN = 200 GeV における d+Au および Au+Au 衝突は、粒子放出源の空間的・時間的広がりが同様であるか？
• RQ2 d+Au、Au+Au、Pb+Pb システム全体にわたり、HBT 半径が初期幾何的サイズ R̄ に比例するか？
• RQ3 最終状態の散乱効果が、d+Au 衝突における放出源幾何学的形状にどの程度寄与しているか？
• RQ4 観測された R̄ スケーリングは、d+Au のような小スケールシステムにおける流体力学的のような集団的膨張を支持するか？
• RQ5 N_part および kT が類似する条件下で、d+Au における HBT 半径は Au+Au とどのように定量的に比較できるか？

主な発見

• √sNN = 200 GeV における d+Au および Au+Au 衝突において、HBT 半径 R_side および R_inv が初期幾何的サイズ R̄ に線形に比例する。
• d+Au および Au+Au システムにおける R_side 対 R̄ 関係の勾配は類似しており、同程度の膨張ダイナミクスを示している。
• √sNN = 2.76 TeV における Pb+Pb 衝突では、R_side 対 R̄ の勾配がより大きくなり、高エネルギーでのより速い膨張と整合的である。
• 観測された R̄ スケーリングは、集団的非対称的流れの 1/R̄ スケーリングと整合的であり、流体力学的挙動を支持する。
• d+Au と Au+Au の間で HBT 半径のパターンの類似性は、両システムで最終状態の散乱が支配的役割を果たしていることを示唆している。
• この結果は、流体力学的のような集団的膨張が大スケールのシステムに限定されず、d+Au のような小スケールシステムにも拡張可能である可能性を示唆している。