[論文レビュー] Energy Loss and Medium Response via Two Particle Correlations in Heavy Ion Collisions

M. McCumber|arXiv (Cornell University)|May 4, 2009

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、√sNN = 200 GeV の中程度中央部の Au+Au 衝突における2粒子相関を用い、反応面に依存するジェット抑制を通じて一部のエネルギー損失と物質応答を調べた。反応面からの角度に応じて背中合わせ側の抑制が著しく増加することが判明し、生存する背中合わせのジェットが核の重なり領域を通過した一部エネルギー損失を伴う一部のパートンから来ているのではなく、変更のない接線方向の放出から来ているという理論と矛盾する。

ABSTRACT

In these proceedings, pair correlations between high pT final-state particles in central and mid-central Au+Au are presented as a function of trigger-angle with respect to the reaction plane. Jet tomography results like these add another dimension of experimental discrimination to energy loss calculations and initial state geometric descriptions. The observed increasing away-side suppression with respect to the nuclear overlap demonstrate that back-to-back production at high pT in mid-central collisions is not dominated by unmodified production produced tangentially to the nuclear overlap. Furthermore, these results present a challenge to theories that predict only a weak variation due to angle with respect to the reaction plane.

研究の動機と目的

• 中程度中央部の重イオン衝突における生存する背中合わせの高pTジェットの起源を、反応面角度依存性を測定することで調査すること。
• 核の重なり領域を通過する際の部分的エネルギー損失を伴うパートンと、コア領域での完全なエネルギー損失により接線方向にのみ生存するパートンという2つの競合するジェットクエンチングメカニズムを区別すること。
• 背中合わせ側の抑制の角度依存性を定量化することで、エネルギー損失および初期状態幾何構造の理論的モデルを制限すること。
• RHICからの実験データが、既存の反応面に依存する抑制に関する理論的予測と一致するかをテストすること。
• 初期状態のソフト生成物の非一様性がジェット生存および物質応答に果たす役割を評価すること。

提案手法

• 中性パイオン（4–7 GeV/c）と荷電ハドロン（3–4 および 4–5 GeV/c）の間で形成される高pTペアのトリガーユールド（PTY）を、Au+Au 衝突で測定した。
• 反応面トリガーバインの分類と分解能効果を、調制パラメータ α、β、γ を用いて含む二源モデルを相関関数の記述に用いた。
• 原始データに対して反応面分解能補正を適用し、完全に相関の逆の系統的不確実性帯を用いてずれ効果を補正した。
• 中心性領域 0–20% および 20–60% において、反応面角度（ϕs）の関数として統合された背中合わせ側 PTY を分析した。
• 線形傾向の適合をテストするため、両方のパートナー運動量領域でPTYの割合変化が同一であると仮定して、合成 χ² フィットを実施した。
• Renk（核の重なり領域を通過する）および Pantuev（ブラックコアモデル）の理論的予測と比較し、適合性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 中程度中央部の Au+Au 衝突において、背中合わせ側の高pTジェットペアの抑制は、反応面からの角度に著しく依存するか？
• RQ2 生存する背中合わせのジェットの生成を支配するのは、核の重なり領域を通過する際の部分的エネルギー損失か、それとも完全なエネルギー損失を受けるコア領域からの接線方向放出か？
• RQ3 弱いか強い反応面依存性を仮定した理論的予測と比較して、測定された抑制の角度依存性はどのように異なるか？
• RQ4 初期状態のソフト生成物の非一様性が、ジェット生存および観測された角度依存性に及ぼす影響はどの程度か？
• RQ5 データは、特にソフト物質の分布に関して、初期状態の幾何的構造を制限できるか？

主な発見

• 中程度中央部の Au+Au 衝突において、反応面からの角度が増加するに従い、背中合わせ側の抑制が著しく増加し、最良の線形傾向の χ²/dof は 0.8 であった。
• データは、in-plane と out-of-plane の PTY の比が 1 よりも高い抑制上昇傾向（4σ 以上）を強く排除した。
• データは Renk の予測と整合せず、弱い反応面依存性を仮定し、測定値よりも高い pT を想定している。
• Pantuev モデルは近い適合を示したが、観測されたデータよりも弱い角度依存性を予測した。
• 急激な角度依存性は、生存する背中合わせのジェットが主に部分的エネルギー損失を伴って核の重なり領域を通過したパートンから来ていることを示しており、変更のない接線方向放出とは一致しない。
• 研究結果は、初期状態のソフト生成物の非一様性がジェット生存に重要な役割を果たしている可能性を示唆し、非一様な初期状態分布を含むモデルを支持する。