[論文レビュー] Competition between $J/\psi$ Suppression and Regeneration in Quark-Gluon Plasma

Li Yan, Pengfei Zhuang+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 3, 2006

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、pQCD過程（g+J/ψ ↔ c+\bar{c}）と流体力学的進化を含む輸送方程式を用いて、クォーク-グルーオンプラズマにおけるJ/ψの抑制と再生の競合をモデル化する。RHICでは、中間媒体内でのJ/ψ生成が運動量分布を形作るが、LHCでは初期段階での抑制がほぼ完全であるため、再生が支配的になる。

ABSTRACT

We investigate the competition between $J/\\psi$ suppression and regeneration in heavy ion collisions at RHIC and LHC energies. The $J/\\psi$ transport equation, with both gain and loss terms that are controlled by the pQCD processes $g+J/\\psi\\leftrightarrow c+\\bar c$ plus the hydrodynamic evolution, is solved in a self-consistent manner. Elliptic flow $v_2$, averaged transverse momentum square $\\left<p^2_t\ ight>$ and nuclear modification factor $R_{AA}$ are calculated. Our findings are: (i) At RHIC, the continuous in-medium production is crucial for $J/\\psi$ momentum distribution, while the elliptic flow is still dominated by the creation at initial impact; (ii) At LHC, almost all the initially created $J/\\psi$s are eaten up by the medium and the regeneration becomes the dominant channel for $J/\\psi$ production.

研究の動機と目的

• RHICおよびLHCエネルギーにおける重イオン衝突におけるJ/ψの抑制と再生の相乗的相互作用を理解すること。
• 最終的なJ/ψ生成量に寄与する初期状態生成と中間媒体内再生の相対的寄与を特定すること。
• 流体力学的進化とpQCD過程が、R_AA、v₂、⟨p²ₜ⟩などのJ/ψ観測量にどのように共同で影響を与えるかを評価すること。
• 衝突エネルギーに応じて抑制支配から再生支配への遷移を明確にすること。

提案手法

• pQCD過程による損失（抑制）と増加（再生）の両項を含むJ/ψの輸送方程式を解く。
• 中間媒体内でのJ/ψ再生の主なメカニズムとして、g+J/ψ ↔ c+\bar{c} の過程を組み込む。
• 輸送方程式をクォーク-グルーオンプラズマの流体力学的進化と自己無撞着に結合する。
• 核修正因子R_AA、楕円流v₂、平均横運動量二乗⟨p²ₜ⟩といった主要な観測量を計算する。
• 進化する媒体をモデル化するため、重イオン衝突シミュレーションからの初期条件を用いる。
• 再生ダイナミクスのエネルギー依存性を評価するために、RHICとLHCの結果を比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 RHICにおいて、中間媒体内でのJ/ψ再生は最終状態のJ/ψ運動量分布にどのように影響を与えるか？
• RQ2 LHCで観測されたJ/ψの何パーセントが再生由来で、何パーセントが初期状態生成由来か？
• RQ3 J/ψの楕円流v₂は、初期生成由来か、中間媒体内生成由来か、どちらが主因か？
• RQ4 衝突エネルギーが上昇するに従い、抑制と再生の競合はどのように変化するか？
• RQ5 流体力学的媒体は、J/ψの生成量と運動学にどのように寄与するか？

主な発見

• RHICでは、初期抑制があるにもかかわらず、連続的な中間媒体内J/ψ生成が最終運動量分布を顕著に形作る。
• RHICでは、楕円流v₂が主に初期衝突時に生成されたJ/ψ由来であり、再生由来ではない。
• LHCでは、初期に生成されたJ/ψのほとんどが媒体によって抑制されるため、再生が主な生成チャネルとなる。
• R_AAが再現されるのは、抑制と再生の両過程を含めた場合に限る。
• 平均横運動量二乗⟨p²ₜ⟩は、初期のハード散乱と中間媒体内再結合の相互作用を反映している。
• 再生は衝突エネルギーの上昇に伴いますます重要になり、LHCにおけるJ/ψ生成量の増加を説明する。