[論文レビュー] Fluctuations and correlations from NA61/SHINE

M. Gaździcki|arXiv (Cornell University)|Dec 30, 2017

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

本論文では、体積ゆらぎや保存則に起因するアーティファクトを最小限に抑えることで、高エネルギー核反応における固有のゆらぎを分離する手法を提示する。強したし量度（strongly intensive observables）であるΩ[N,EP]およびΔ[PT,N]を用いる。主な結果として、これらの観測量は誤った影響を抑制し、QCD臨界点や脱コンfinementの始まりの明確な探索を可能にする。実験データは、Be+BeおよびAr+Sc反応において臨界ゆらぎの証拠を示さない。

ABSTRACT

Basic ideas, methods and results related to the NA61/SHINE study of event-by-event fluctuations in high energy nuclear collisions are briefly reviewed.

研究の動機と目的

• 体積ゆらぎおよび全エネルギー保存則に起因する誤った寄与を除去することで、高エネルギー核反応における固有のイベントごとのゆらぎを分離すること。
• Wounded Nucleon Modelおよび統計モデルにおいて、体積および保存則の影響に敏感でないゆらぎ測定法を構築・検証すること。
• CERN SPSにおけるA+A反応において、QCD臨界点および脱コンフィnementの始まりの兆候を探索するために、これらの手法を実験データに適用すること。
• Ω[N,EP]およびΔ[PT,N]のようなゆらぎ測定法が、臨界現象および運動量空間におけるインタミテンシー（間歇的ゆらぎ）にどれほど感度を持つのかをテストすること。

提案手法

• Wounded Nucleon Model（WNM）および大正準集団（SM(IB-GCE)）を用いて、体積ゆらぎおよび保存則が粒子生成数ゆらぎに与える影響をモデル化する。
• 体積ゆらぎを抑制するため、強したし量度のスケーリングされた分散Ω[N,EP] = ω[N] − (⟨N·EP⟩ − ⟨N⟩⟨EP⟩)/⟨EP⟩を定義する。ここでEPは、入射エネルギーから前向エネルギーEFを差し引いたものである。
• Projectile Spectator Detector（PSD）を用いて、EFを最小化することで、最も激しい衝突を選別し、Wゆらぎを低減する。
• 体積および保存則依存性を排除するため、横方向運動量PTおよび粒子生成数Nからなるゆらぎ測定法Δ[PT,N]およびΣ[PT,N]を構築する。
• 運動量空間における間歇的構造およびフラクタル構造を調査するため、累積的運動量変数を用いて均一な粒子密度を保つように分割する。このとき、スケーリングされた階乗モーメントFr(M)を用いる。
• HSDおよびUrQMDのシミュレーション結果と実験データを比較することで、強したし量度のロバスト性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 体積ゆらぎおよび保存則は、A+A反応におけるイベントごとの生成数ゆらぎにどのように歪みをもたらすか？
• RQ2 Ω[N,EP]およびΔ[PT,N]のような強したし量度は、WNMおよびSM(IB-GCE)において、体積および保存則の影響を効果的に抑制できるか？
• RQ3 これらの観測量は、NA61/SHINEのデータにおいて、QCD臨界点および脱コンフィnementの始まりにどれほど感度を持つか？
• RQ4 運動量空間における測定されたスケーリングされた階乗モーメントFr(M)は、臨界ゆらぎやスケール不変性を示すべきべき乗則的挙動を示すか？
• RQ5 Si+AおよびBe+Be反応において、臨界ゆらぎに従う粒子の割合の上限は何か？

主な発見

• 75 A GeV/cのBe+Be反応において、強したし量度のスケーリングされた分散Ω[N,EP]は、衝突の中心度（パーセンタイル）にほとんど依存しないことが確認され、体積ゆらぎの効果的抑制が裏付けられた。
• 最も激しい衝突において、Ω[N,EP]は、傷ついた核子1個あたりの固有のスケーリング分散ω[n]に収束することが確認され、手法の有効性が裏付けられた。
• SM(IB-CE)において、ゆらぎ測定法Δ[PT,N]は体積および物質保存則に依存しないため、臨界点探索に適している。
• p+p、Be+Be、およびAr+Sc反応において、ゆらぎの著しい増加は観測されず、測定されたΣ[PT,N]およびΔ[PT,N]観測量からはQCD臨界点の兆候は見出されなかった。
• 150 A GeV/cのSi+A反応において、臨界ゆらぎに従う陽子の割合の上限は0.3%にまで低く抑えられ、NA49が観測した1%よりも顕著に低い値であった。
• Si+AおよびBe+Be反応における陽子のスケーリングされた階乗モーメントF₂(M)は、べき乗則的挙動を示さず、データには臨界間歇的ゆらぎの証拠がないことが示された。