[論文レビュー] Correlations between multiplicities in rapidity and azimuthally separated windows

V. Vechernin|arXiv (Cornell University)|Oct 29, 2012

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、迅速性および方位角ウィンドウにおける前向き後向き（FB）荷電粒子多重度相関のモデルに基づく解析を提案し、短距離（単一源）および長距離（源数の揺らぎ）寄与を区別する。従来のFB相関係数$b$がウィンドウ受容範囲に強く非線形的であることが示され、今後の研究に向けたより頑健な代替観測量が提案されている。また、均一な迅速性分布を仮定せずとも、FB相関が二粒子相関関数$C_2$を完全に決定することを証明している。

ABSTRACT

The forward-backward (FB) charged particle multiplicity correlations between windows separated in rapidity and azimuth are analyzed using a model that treats strings as independent identical emitters. Both the short-range (SR) contribution, originating from the correlation between multiplicities produced from a single source, and the long-range (LR) contribution, originating from the fluctuation in the number of sources, are taken into account. The dependencies of the FB correlation coefficient, $b$, on the windows' rapidity and azimuthal acceptance and the gaps between these windows are studied and compared with the preliminary data of ALICE. The analysis of these dependencies effectively separates the contributions of two above mechanisms. It is also demonstrated that traditional definitions of FB correlation coefficient $b$ have a strong nonlinear dependence on the acceptance of windows. Suitable alternative observables for the future FB correlation studies are proposed. The connection between $b$ and the two-particle correlation function, $C_2$, is traced, as well as its connection to the untriggered di-hadron correlation analysis. Using a model independent analysis, it is shown that measurement of the FB multiplicity correlations between two small windows separated in rapidity and azimuth fully determine the two-particle correlation function $C_2$, even if the particle distribution in rapidity is not uniform.

研究の動機と目的

• 高エネルギー衝突における前向き後向き多重度相関の短距離および長距離寄与を分離すること。
• 従来のFB相関係数$b$がウィンドウ受容範囲に強く依存するという強い非線形性を扱い、物理的解釈に歪みを生じさせること。
• 今後の重イオン衝突におけるFB相関測定に向け、代替的でより頑健な観測量を提案すること。
• FB多重度相関と二粒子相関関数$C_2$との間のモデルに依存しない関係を確立すること。
• 迅速性および方位角ウィンドウが分離された状態でも、FB相関が$C_2$を完全に決定することを示すこと。ただし、粒子分布が均一でない場合を含む。

提案手法

• ストリングを独立で同一の放射源とみなすモデルを用い、粒子生成および多重度相関をシミュレートする。
• FB相関係数$b$を、単一生産からの短距離（SR）寄与と源数の揺らぎに起因する長距離（LR）寄与に分解する。
• 迅速性および方位角ウィンドウ受容範囲、ギャップサイズ、ウィンドウ間隔に依存する$b$の依存性を分析し、ALICEの予備データと比較する。
• モデルに依存しない関係を導出し、二つの小さな分離ウィンドウ間のFB多重度相関が、二粒子相関関数$C_2$を完全に決定することを示す。
• 受容範囲への感度が低い代替観測量を導入し、実験的解析における信頼性を向上させる。
• モデルベースおよびモデルに依存しない両アプローチを用いて、$b$と$C_2$の関係を追跡する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 短距離および長距離寄与が迅速性および方位角ウィンドウパラメータにどのように依存するか？
• RQ2 なぜ従来のFB相関係数$b$がウィンドウ受容範囲に強く非線形的依存を示すのか。また、その是正法は何か？
• RQ3 分離された迅速性および方位角ウィンドウにおけるFB多重度相関が、二粒子相関関数$C_2$を完全に決定できるか？
• RQ4 今後のFB相関研究において、受容範囲への影響に対して頑健であるために使用できる代替観測量は何か？
• RQ5 迅速性分布が非均一な場合、FB相関係数$b$と二粒子相関関数$C_2$との関係はどのように規定されるか？

主な発見

• ウィンドウ受容範囲およびギャップ依存性の分析を通じて、FB多重度相関の短距離および長距離寄与が効果的に分離された。
• 従来のFB相関係数$b$はウィンドウ受容範囲に強く非線形的依存を示し、物理的解釈の信頼性を制限する。
• 受容範囲への感度が低い代替観測量が提案され、今後の多重度相関研究における頑健性が向上する。
• モデルに依存しない関係が確立され、二つの小さな分離ウィンドウ間のFB多重度相関が、二粒子相関関数$C_2$を完全に決定することを示した。
• $b$と$C_2$の関係が追跡され、迅速性分布が非均一であっても、両者が二粒子相関を決定する上で同等であることが確認された。
• モデルが予測する$b$の迅速性および方位角ウィンドウ依存性は、予備のALICEデータと良好に一致した。