[論文レビュー] Identified particle spectra in Pb-Pb and p-Pb collisions with a modified Tsallis blast-wave model

Gur R, Jin-Biao Gu+2 more|arXiv (Cornell University)|Oct 28, 2020

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、横方向速度プロファイルの源半径依存性を解体することで、√sNN = 2.76および5.02 TeVにおけるPb-Pbおよびp-Pb衝突における識別されたハドロンスペクトルのより良いフィッティングを可能にする修正Tsallis爆風モデル（mTBW）を提案する。このモデルは、3 GeV/cまで粒子スペクトルを良好に記述し、中心性に伴い径方向の流れが増加し、非拡張性パラメータqが減少することが示され、中心的衝突ではより強い膨張と非平衡状態の低下が示唆される。

ABSTRACT

With the recipe of the Tsallis-blast wave (TBW) model, we propose a modified version (mTBW) in which the transverse velocity profile does not depend on the radius of the emitting source. A combined fit is performed to the transverse momentum spectra of identified hadrons at a given centrality in Pb-Pb (Pb-Pb, p-Pb) collisions at $\sqrt{s_{ m NN}}=$ 2.76 (5.02, 5.02) TeV with this modified model. It is found that the mTBW model can describe the particle spectra well up to 3 GeV/c. Moreover, we observe that the transverse flow velocity increases with centrality while the non-extensive parameter $q$ shows the opposite trend, indicating a more rapid expansion and less off-equilibrium of the system in central collisions. In addition, to check whether there is a possible early kinetic freeze-out of hadrons containing strange valence quarks at the LHC, the particle spectra are investigated by grouping them into strange and non-strange hadrons. The spectra of deuterons and $^{3} m He$ in Pb-Pb (p-Pb) collisions at 2.76 (5.02) TeV are also investigated in the framework of the mTBW model. The combined fit can provide insight on the degree of non-equilibrium, the radial flow and the temperature of the system at the kinetic freeze-out. Its usefulness lies in the ability to compare the results at different energies in the same colliding system and the results in different colliding systems at the same energy.

研究の動機と目的

• 識別されたハドロンの横運動量スペクトルのより良いフィッティングを実現するため、横方向速度プロファイルにおける半径依存性を排除した修正Tsallis爆風モデル（mTBW）の開発。
• √sNN = 2.76および5.02 TeVにおけるPb-Pbおよびp-Pb衝突における識別されたハドロンの横運動量スペクトルの統合的フィッティング。
• 系の非平衡状態および膨張ダイナミクスを調べるため、径方向流れ速度および非拡張性パラメータqの中心性依存性の調査。
• 奇妙クォークを含むハドロンの可能性のある早期の運動的凍結を、奇妙および非奇妙粒子のスペクトルを比較することで検証。
• 軽い核（デュテリオン、³He）へのモデルの拡張を行い、凍結条件のシステム間およびエネルギー間比較を可能にする。

提案手法

• 横方向速度が発光源半径に依存しない修正Tsallis爆風モデル（mTBW）を採用し、速度プロファイルを単純化する。
• mTBWモデルを用いて、√sNN = 2.76および5.02 TeVにおけるPb-Pbおよびp-Pb衝突の識別されたハドロン（プロトン、パイオン、カイオン、デュテリオン、³Heを含む）の横運動量スペクトルにフィットする。
• 複数の粒子種および中心性にわたる統合的フィッティングを実施し、凍結パラメータ（温度、径方向流れ速度、非拡張性パラメータq）を抽出する。
• 運動的凍結の可能性を検証するため、粒子を奇妙および非奇妙ハドロンにグループ化する。
• 運動的凍結における径方向流れおよび温度パラメータをモデルから抽出し、異なる衝突システムおよびエネルギー間での一貫性のある比較を可能にする。
• モデルが3 GeV/cまでのスペクトルを適切に記述できることを確認し、中間運動量領域における信頼性を保証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 修正Tsallis爆風モデルは、標準TBWモデルと比較して、識別されたハドロンスペクトルの記述をどのように改善するか？
• RQ2 Pb-Pbおよびp-Pbシステムにおける中心性に伴い、径方向流れ速度および非拡張性パラメータqはどのように変化するか？
• RQ3 スペクトルの差異に基づいて、奇妙クォークを含むハドロンの早期運動的凍結の証拠は存在するか？
• RQ4 mTBWモデルは、重イオン衝突におけるデュテリオンや³Heのような軽い核のスペクトルをどの程度正確に記述できるか？
• RQ5 mTBWモデルは、異なる衝突システムおよび中心系エネルギー間での凍結条件の一貫性ある比較を可能にするか？

主な発見

• mTBWモデルは、√sNN = 2.76および5.02 TeVにおけるPb-Pbおよびp-Pb衝突の両方で、識別されたハドロンの横運動量スペクトルを3 GeV/cまで良好に記述できた。
• 中心性が高くなるに従い、径方向流れ速度が増加し、中心的衝突ではより強い集団的膨張が示唆された。
• 非拡張性パラメータqは中心性が高くなるにつれて減少し、中心的イベントでは系の非平衡状態が低く、より急速な膨張が示唆された。
• 奇妙ハドロンのスペクトルは、非奇妙ハドロンと顕著な差異を示さず、奇妙クォークを含む粒子の早期運動的凍結の強い証拠は得られなかった。
• モデルは、異なる衝突システムおよびエネルギー間で一貫性があり、比較可能な凍結パラメータを提供し、システム間分析の能力を向上させた。
• mTBWモデルは、デュテリオンや³Heのような軽い核のスペクトルを効果的に記述でき、複合ハドロンへの適用可能性を支持した。