[論文レビュー] Direct virtual photon production in Au+Au collisions at $\sqrt{s_{NN}}$ = 200 GeV

STAR Collaboration|arXiv (Cornell University)|Jul 6, 2016

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 9

ひとこと要約

本論文は、STAR実験を用いて √sNN = 200 GeV のAu+Au衝突において直接仮想光子の測定を報告し、pT = 10 GeV/c まで測定範囲を拡大した。データは、pT = 1–3 GeV/c の領域で 0–20% および 20–40% の中心性領域において、p+p参照に対して明確な直接光子yieldの過剰を示しており、理論的モデルにおける熱的放射と初期のハード過程と整合的である。一方、6 GeV/c 以上の領域では増幅は観測されない。

ABSTRACT

We report the direct virtual photon invariant yields in the transverse momentum ranges $1\!6$ GeV/$c$ the production follows $N_{bin}$ scaling. Model calculations with contributions from thermal radiation and initial hard parton scattering are consistent within uncertainties with the direct virtual photon invariant yield.

研究の動機と目的

• 仮想光子法を用いて、√sNN = 200 GeV のAu+Au衝突における直接仮想光子生成を測定すること。
• 理論的モデルと比較することで、重イオン衝突における直接光子過剰の起源を調査すること。
• 直接光子測定の範囲を高い横方向運動量（pT まで 10 GeV/c）に拡大すること。
• 熱的放射と初期のハード過程を含むモデル予測が、複数の中心性領域で実験データとどの程度整合するかを評価すること。
• 以前のPHENIX測定と現在のSTARデータの乖離を解消すること、特に 0–20% および 20–40% の中心性範囲において。

提案手法

• Au+Au衝突におけるe+e−対スペクトルから仮想光子の直接成分を推定する仮想光子法を用いた。
• TAAスケーリングを施したp+p参照を用いて、全光子yieldから非直接的（ハード散乱）成分を差し引いた。
• 複数の中心性領域（0–20%、20–40%、40–60%、60–80%）で解析を行い、中心性依存性を検討した。
• RappとPaquetの理論的モデル計算（熱的放射と初期ハード過程を含む）と測定された直接光子yieldを比較した。
• データとモデルの適合度を評価するために、χ²/ndfとp値の比較を実施した。
• STARのpTチャンネルは1–3 GeV/cおよび1.5–3 GeV/cを用い、PHENIXデータとの整合性を図るため、範囲を1–3.5 GeV/cおよび1.4–3.5 GeV/cに調整した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 中心性が0–20%のAu+Au衝突において、pT = 1–3 GeV/c の領域でTAAスケーリングを施したp+p参照よりも直接光子yieldに顕著な過剰が見られるか？
• RQ2 熱的放射と初期ハード過程を含むモデル予測は、異なる中心性領域におけるSTARの直接光子データとどの程度一致するか？
• RQ3 STARの測定結果は、0–20%、20–40%、および40–60%の中心性範囲で、以前のPHENIX結果と整合的か？
• RQ4 どの中心性領域においても、高pT（>6 GeV/c）で直接光子yieldの増幅が観測されるか？
• RQ5 PHENIXとSTARデータの乖離の有意性は何か？また、χ²/ndfとp値によるモデル適合度の評価は、この乖離をどのように反映するか？

主な発見

• 0–20% および 20–40% の中心性領域において、pT = 1–3 GeV/c の領域でTAAスケーリングを施したp+p参照よりも明確な直接光子yieldの過剰が観測された。
• すべての中心性領域において、6 GeV/c 以上の領域では顕著な増幅は観測されなかった。
• 0–20%、20–40%、および40–60% の中心性領域において、熱的放射と初期ハード過程を含むモデル計算は、不確かさの範囲内でSTARデータと整合的であった。
• 60–80% の中心性領域では、2 < pT < 3 GeV/c の領域でモデル予測がSTARデータよりも系統的に低く出力された。
• χ²/ndfとp値の比較により、STARデータとPaquetモデル（過剰yieldに対して χ²/ndf = 0.49/2、p値 = 0.78）の一致度が、Rappモデル（χ²/ndf = 2.1/2、p値 = 0.35）よりも良好であることが示された。
• 同じpTおよび中心性範囲でPHENIXが測定した結果は、STARよりも顕著に高いyieldを示しており、RappモデルとPaquetモデルの両方において、χ²/ndf値がそれぞれ15/1および17/2であった。これは、PHENIXデータとモデルの適合度が非常に悪いことを示している。