[論文レビュー] Constraining hadronization mechanisms with $ m Λ_{ m c}^{+}$/D$^0$ production ratios in Pb-Pb collisions at $\sqrt{s_{ m NN}} = 5.02$ TeV

ALICE Collaboration|Publication Server of Goethe University Frankfurt am Main (Goethe University Frankfurt)|Dec 15, 2021

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 7

ひとこと要約

本研究は、$ mackslash Lambda_{ m c}^{+}/D^0$ の生成比を Pb-Pb 衝突において $ mackslash sqrt{s_{ m NN}} = 5.02$ TeV で、中央度と横断的運動量（$p_{ m T}$）の範囲にわたり、1 GeV/$c$ まで高精度で測定した。$4 < p_{ m T} < 8$ GeV/$c$ の範囲で、pp 衝突と比較して 3.7$ackslash sigma$ の増強が観測され、これは、クォーク- gluon プラズマ内でのcharm バリオン生成に、結合または統計的ハドロン化モデルが関与していることを支持する。

ABSTRACT

The production of prompt $ m Λ_{ m c}^{+}$ baryons at midrapidity ($|y|&lt;0.5$) was measured in central (0-10%) and mid-central (30-50%) Pb-Pb collisions at the center-of-mass energy per nucleon-nucleon pair $\sqrt{s_{ m NN}} = 5.02$ TeV with the ALICE detector. The results are more precise, more differential in centrality, and reach much lower transverse momentum ($p_{ m T}=1$ GeV/$c$) with respect to previous measurements performed by the ALICE, STAR, and CMS Collaborations in nucleus-nucleus collisions, allowing for an extrapolation down to $p_{ m T}=0$. The $p_{ m T}$-differential $ m Λ_{ m c}^{+}$/D$^0$ production ratio is enhanced with respect to the pp measurement for $4

研究の動機と目的

• Pb-Pb衝突における$\rm\Lambda_{\rm c}^{+}/D^0$比の測定を通じて、クォーク-グルーオンプラズマ内でのcharm クォークのハドロン化機構を制約すること。
• 結合または統計的ハドロン化モデルのどちらが、高温・高密度媒体内でのcharmバリオン生成をよりよく記述するかを調査すること。
• 結合モデルが予測するように、$p_{\rm T}$-微分的 $\rm\Lambda_{\rm c}^{+}/D^0$ 比が、生成度や中央度に従って進化するかどうかを特定すること。
• 特に低 $p_{\rm T}$ における、pp 衝突と重イオン系との間の $\rm\Lambda_{\rm c}^{+}/D^0$ 比の不一致を解消すること。

提案手法

• ALICE検出器を用いて、Pb-Pb衝突（$ mackslash sqrt{s_{ m NN}} = 5.02$ TeV）において、中間ラピディティ（$|y| < 0.5$）で $\rm\Lambda_{\rm c}^{+}$ および $D^0$ の生成yieldを測定する。
• 系サイズ依存性を調べるため、0–10%（中央）および30–50%（中中央）の衝突中央度ビンに分けてデータを解析する。
• $p_{\rm T}$-微分的および $p_{\rm T}$-統合比の測定を、$p_{\rm T} = 1$ GeV/$c$ まで実施し、$p_{\rm T} = 0$ への外挿を可能にする。
• 未観測のcharmバリオン状態からのフィードダウンを含む、クォーク結合、共鳴子再結合、統計的ハドロン化の理論モデルと結果を比較する。
• 重イオン衝突における媒体効果を分離するために、同じエネルギーでのpp衝突データを基準として用いる。
• $\rm\Lambda_{\rm c}^{+}$ および $D^0$ の崩壊を高効率かつ低バックグラウンドで特定するため、運動量およびトポロジー再構成技術を適用する。

Figure 1: Left: $p_{\rm T}$ -differential production yields of prompt $\rm\Lambda_{\rm c}^{+}$ in central (0–10%) and mid-central (30–50%) Pb–Pb collisions at $\sqrt{s_{\mathrm{NN}}}=5.02$ TeV compared to the pp reference [ 11 ] scaled by the $\langle T_{\rm AA}\rangle$ of the corresponding centrali

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 中央度のPb-Pb衝突において、$ mackslash sqrt{s_{ m NN}} = 5.02$ TeV で、$p_{\rm T}$-微分的 $\rm\Lambda_{\rm c}^{+}/D^0$ 比がpp衝突と比較して顕著に増強されているか？
• RQ2 観測された増強は、クォーク-グルーオンプラズマ内でのクォーク結合または統計的ハドロン化モデルと整合的か？
• RQ3 結合モデルが予測するように、$p_{\rm T}$-統合的 $\rm\Lambda_{\rm c}^{+}/D^0$ 比は、衝突中央度や生成度とともに増加するか？
• RQ4 異なる衝突系（pp、p–Pb、Pb–Pb）における $p_{\rm T}$-微分的および $p_{\rm T}$-統合比を比較すると、ハドロン化機構にどのような情報を与えるか？

主な発見

• $p_{\rm T}$-微分的 $\rm\Lambda_{\rm c}^{+}/D^0$ 比は、中央度Pb-Pb衝突において、$4 < p_{\rm T} < 8$ GeV/$c$ の範囲で、pp衝突と比較して3.7標準偏差の増強が観測された。
• $p_{\rm T}$-統合的 $\rm\Lambda_{\rm c}^{+}/D^0$ 比は、Pb-Pb衝突において、1$ackslash sigma$ の不確実性内ではpp測定値と整合的であった。
• 観測された $p_{\rm T}$-微分的増強は、$\Lambda/{\rm K}^{0}_{\rm{S}}$ 比における奇妙粒子領域のものと類似しており、共通の媒体効果を示唆している。
• 未観測のcharmバリオン状態からのフィードダウンを含むモデル計算は、データをよく再現した。
• 測定は $p_{\rm T} = 1$ GeV/$c$ まで延びており、$p_{\rm T} = 0$ への信頼性ある外挿を可能にし、低-$p_{\rm T}$ ハドロン化ダイナミクスの制約を強化した。
• 結果は、特に高生成度・高温媒体環境下での、結合メカニズムがcharmバリオン形成に寄与していることを支持する。

Figure 2: Nuclear modification factor $R_{\mathrm{AA}}$ of prompt $\rm\Lambda_{\rm c}^{+}$ baryons in central (0–10%; left) and mid-central (30–50%; right) Pb–Pb collisions at $\sqrt{s_{\mathrm{NN}}}=5.02$ TeV, compared with the $R_{\mathrm{AA}}$ of prompt $\rm D^{+}_{\rm s}$ [ 60 ] and the average