[論文レビュー] Highlights from the NA60 experiment

A. Ferretti, R. Arnaldi+47 more|arXiv (Cornell University)|May 23, 2007

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 2

ひとこと要約

本論文はCERN SPSのNA60実験から得られた主要な結果を提示している。158 AGeV/cのIn–Inおよびp–A衝突における二重ミューオン生成を研究した。高分解能のバーテックストラッキングとミューオン分光計測を用いて、NA60はρスペクトル関数を解像し、Drell-Yanや開放charmによる説明ができない、中間質量領域（1.2–2.7 GeV/c²）における即時的過剰なミューオン対を同定した。これは火球からの直接的熱放射を示唆する。In–In衝突におけるJ/ψの抑制パターンは、異常な抑制を示しており、媒体効果と整合的である。Glauberに基づく核吸収モデルと一致するのは、スケーリングを適用した場合に限る。

ABSTRACT

The NA60 experiment is a fixed-target experiment at the CERN SPS. It has measured the dimuon yield in Indium--Indium collisions with an In beam of 158 AGeV/c and in p-A collisions with a proton beam of 400 and 158 AGeV/c. The results allow to address three important physics topics, namely the study of the rho spectral function in nuclear collisions, the clarification of the origin of the dimuon excess measured by NA50 in the intermediate mass range, and the J/psi suppression pattern in a collision system different from Pb-Pb. An overview of these results will be given in this paper.

研究の動機と目的

• 超相対論的核衝突におけるρメソンの中間媒体スペクトル関数を調査すること。
• NA50が観測した中間質量領域（1.2–2.7 GeV/c²）における二重ミューオン過剰の起源を明確にすること。
• In–In衝突におけるJ/ψの抑制を測定し、p–Aデータと比較して異常抑制を駆動するスケーリング変数を調べること。
• In–In衝突におけるJ/ψ抑制パターンが通常の核吸収から逸脱しているかどうかを検証し、媒体誘発効果を示すかどうかを確認すること。
• 158 AGeV/cの複数の標的に対するJ/ψ/σDYの測定を通じて、p–Aデータのエネルギースケーリングの妥当性を検証すること。

提案手法

• 複数散乱の前におけるミューオン軌跡を測定するために、2.5 Tの磁場中に配置された16枚の放射線耐性のあるシリコンピクセル検出器を有する高分解能バーテックストラッカー（VT）を用いた。
• バーテックストラッカー（VT）とミューオン分光計測器（MS）のデータを統合し、ω質量において20 MeV/c²の質量分解能を達成した。これはNA50の80 MeV/c²よりも顕著に優れている。
• VTとMS間の一致したトラックペアを用いて、組み合わせ的バックグラウンドの差し引きと偽マッチの拒否を実施し、純粋な逆符号二重ミューオンスペクトルを分離した。
• VTにおける荷電粒子多重度を用いて4つの中心性クラスを定義し、二重ミューオンスペクトルの中心性依存解析を可能にした。
• 中間質量領域（1.16–2.56 GeV/c²）を、即時的および開放charm寄与の自由パラメータでフィットし、Drell-Yan予測と比較した。
• 横運動量スペクトルの指数関数的フィットを用いて有効温度を抽出し、熱平衡状態の程度を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 観測された中間質量領域（1.2–2.7 GeV/c²）における二重ミューオン過剰は、熱放射やDrell-Yan生成といった即時的起源によるものか？
• RQ2 中間媒体におけるρスペクトル関数は、Brown-Rhoスケーリングに一致する幅の拡大または質量の移動を示すか？
• RQ3 A–A衝突における異常J/ψ抑制を駆動するスケーリング変数は何か？これはNpartまたは核パス長に依存するか？
• RQ4 158 AGeV/cにおけるp–Aデータは、A–A衝突におけるJ/ψ抑制の正規化に信頼性を持って用いることができるか？エネルギースケーリング仮定は妥当か？
• RQ5 In–In衝突におけるJ/ψ抑制パターンは、純粋な核吸収と整合的か？それとも媒体効果を示唆するか？

主な発見

• 中間質量領域（1.2–2.7 GeV/c²）における二重ミューオン過剰は、Drell-Yanや開放charmによる説明よりも即時的起源によって最もよく説明され、即時生成率は予想されるDrell-Yan生成率の2.22 ± 0.15倍である。
• 0–2.5 GeV/cの運動量範囲におけるpTスペクトルから抽出された有効温度は、火球からの熱放射と整合的であり、質量チャンクごとに約160 MeVから約200 MeVに増加する傾向を示した。
• Brown-Rho移動質量モデルはデータによって排除され、データは主にππ結合による熱放射に支配されるという仮説と整合的である。
• 158 AGeV/cのIn–In衝突におけるJ/ψ抑制パターンは、50 < Npart < 100の範囲で異常な抑制を示し、通常の核吸収ラインから逸脱している。
• 158 AGeV/cにおけるNA60のp–A測定（⟨L⟩ = 3.4 fm）は、以前のp–Aデータの補間帯内に位置し、エネルギースケーリングの妥当性を確認した。これにより、J/ψ抑制の異常性が支持された。
• p–A衝突におけるJ/ψとDrell-Yan断面積比（σJ/ψ/σDY）は、Glauberに基づく核吸収モデルと整合的であるが、In–Inデータには吸収を超える追加の媒体効果が必要である。