[論文レビュー] Extracting $\hat{q}$ from single inclusive data at RHIC and at the LHC for different centralities: a new puzzle?

Carlota Andrés, Nestor Amesto+3 more|arXiv (Cornell University)|Dec 20, 2016

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 9被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、RHICおよびLHCにおける複数の中央性で、単一インクリメンタル粒子データからクォークグルーオンプラズマ（QGP）中でのクェイルの重みを用いた流体力学的モデルを用いて、ジェットクェンチング係数 ̂q を抽出する。K要因（̂q/(2ε³⁴)）は、RHICではLHCに比べて約2–3倍大きく、中央性依存性は最小限であることが判明し、これは ̂q が局所的な媒体の性質（温度など）よりも、全体の衝突エネルギーに依存する可能性を示唆している。

ABSTRACT

We present here an extraction of the jet transport coefficient, $\hat{q}$, using RHIC and LHC single-inclusive high-$p_T$ data for different centralities. We fit a $K$-factor that determines the deviation of this coefficient from an ideal estimate, $K \equiv \hat{q}/(2ε^{3/4})$, where $ε$ is given by hydrodynamic simulations. As obtained already in previous studies, this $K$-factor is found to be larger at RHIC than at the LHC. However it is, unexpectedly, basically no-dependent on the centrality of the collision. Taken at face value this result, the $K$-factor would not depend on local properties of the QGP as temperature, but on global collision variables such as the center of mass energy.

研究の動機と目的

• RHICおよびLHCにおける高pTの単一インクリメンタル粒子の抑制データから、ジェット輸送係数 ̂q を抽出すること。
• 衝突中央性およびエネルギーに応じた ̂q パラメータの変化を、特にRHICとLHCの条件を比較して調査すること。
• 理想状態の推定値（K = ̂q/(2ε³⁴)）からの逸脱が、局所的な媒体の性質（温度など）か、全体の衝突エネルギーに依存するかを検証すること。
• 異なる流体力学的媒体モデルおよび熱化時間の外挿仮定に対して、K要因の頑健性を評価すること。
• 中央および半外部衝突においてエネルギー密度が重複するにもかかわらず、なぜKがRHICでLHCよりも大きいのかという謎を解明すること。

提案手法

• QGP媒体内でのパートンエネルギー損失をモデル化するため、クェイルの重み（QW）形式を用い、エネルギー損失は修正された断片化関数に符号化される。
• 複数のソフト散乱（調和振動子）近似におけるASWクェイルの重みを適用し、時間に依存する ̂q(τ) から導かれる有効パラメータ ω_c^eff および R^eff を用いる。
• 時間に依存する ̂q(τ) に基づいて、ヒラノ、グローバー、fKLNの流体力学的シミュレーションを用いて、パートンの軌道に沿ったエネルギー密度 ε(ξ) を得る。熱化前の ̂q に対して、3つの外挿スキーム（ゼロ、定数、自由流れ）を用いる。
• K要因を K ≡ ̂q / (2ε³⁴) として定義し、ε を流体力学的モデルから得ることで、理想QGP推定値との比較を行う。
• PHENIX（RHIC）およびALICE（LHC）の実験的 R_AA データを、異なる中央性でNLO計算（CTEQ6.6M PDF、EPS09核補正）を用いてフィットする。
• Bjorken推定値を用いて τ₀ε を初期媒体状態の代理として計算し、K要因の傾向と比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 中央および半外部衝突においてエネルギー密度が類似しているにもかかわらず、なぜK要因（̂q/(2ε³⁴)）がRHICでLHCに比べて顕著に大きいのか？
• RQ2 中央性が局所的な媒体温度および密度に影響するにもかかわらず、抽出されたK要因は中央性にどの程度依存するのか？
• RQ3 K要因は主に局所的な媒体の性質（例：温度、エネルギー密度）に依存するのか、それとも全体の衝突パラメータ（中心系マスエネルギー）に依存するのか？
• RQ4 異なる流体力学的媒体モデルおよび熱化前の ̂q の仮定に対して、結果はどの程度頑健か？
• RQ5 K要因がRHICおよびLHCの両方で中央性にほぼ一定であるのは、なぜか？これは、媒体温度の変化に基づく予想とは反する。

主な発見

• K要因はRHICではLHCに比べて約2–3倍大きく、これは理想QGP推定値よりも顕著に大きなジェットクェンチングを示している。
• K要因はRHICおよびLHCの両方で中央性依存性が最小限であり、異なる衝突パラメータ（衝突パラメータ）にわたってほぼ平坦に保たれている。
• 中央のAu+Au（RHIC）と半外部のPb+Pb（LHC）の間でエネルギー密度（または温度）が重複するにもかかわらず、K要因は一致せず、これは局所的媒体性質に基づく単純な解釈を疑問視するものである。
• K要因は流体力学的モデル（ヒラノ、グローバー、fKLN）や熱化時間の外挿スキームの選択に対してほとんど感度を示さない。
• LHCにおけるK要因は1に近く（K ≈ 1）、これは ̂q が理想推定値に近いことを示唆している。一方、RHICでは顕著に増大している（K ≈ 2–3）。
• √s = 5.02 TeVでの新しいCMSデータは、√s = 2.76 TeVのときと比べてK要因が約10%小さいことを示唆しており、LHCでは弱いエネルギー依存性がある可能性を示唆しているが、確認のためのさらなるフィットが必要である。