[論文レビュー] Inclusive Pseudorapidity Distributions in p(d)+A Collisions Modeled With Shifted Rapidity Distributions

P. Steinberg|ArXiv.org|Mar 1, 2007

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 2被引用数 6

ひとこと要約

本稿では、p(d)+A衝突における包含的荷電粒子の擬快速度分布が、参加者数でスケーリングされたp+pベースライン分布の迅速度シフトに起因するとする単純なモデルを提案する。このモデルは、√sNN=200 GeVにおけるPHOBOSのd+Auデータを良好に再現し、全シフト量Δy ≈ 1.0（幾何的／横方向補正として0.3単位を含む）を達成する。破片化や複数ストリングモデルを必要とせず、前方-後方非対称性およびプラトー特徴を再現する。

ABSTRACT

We study the recent PHOBOS data on the pseudorapidity density of inclusive charged particles in centrality-binned d+Au collisions at sqrt(s_NN) = 200 GeV. It appears that one can understand the increasing forward-backward asymmetry in the data by assuming that the entire distribution "shifts" backwards in rapidity according to the initial-state kinematics, while the total multiplicity scales linearly with Npart/2. Two models are explored, both of which achieve a reasonable description of the available data for rapidities sufficiently far from the pro jectiles (|eta|< 3 at the top RHIC energy). One model uses PYTHIA as the underlying distribution, to allow a straightforward mapping of a rapidity shift back to pseudorapidity space. The other model is a simple analytic calculation based on functions inspired by Landau's hydrodynamical model. The apparent success of these simple pictures to describe the bulk of particle production over |eta|< 3 suggests that collective effects may be present even in the "small" systems created in p+p and d+Au reactions, active over the full rapidity range. The relationship between this and other theoretical approaches are discussed.

研究の動機と目的

• PHOBOSが観測した√sNN=200 GeVにおけるd+Au衝突における前方-後方非対称性を説明すること。
• p+pベースライン分布の単純な迅速度シフトが、中心性依存の擬快速度スペクトルを定量的に記述できるかどうかを検証すること。
• 小スケール系における粒子生成が、独立した破片化ではなく、集団的ダイナミクスに起因する可能性を検討すること。
• 本モデルをワウンドニュクレオンモデルや複数ストリング破片化といった既存の手法と比較すること。
• 初期状態の運動学的要因と残存シフト（δy）が、最終状態の迅速度分布の形をどのように決定するかを評価すること。

提案手法

• 参加者数Npart/2に比例して全多重度が線形にスケーリングされるものと仮定し、ワウンドニュクレオンモデルと整合する。
• 最終状態の擬快速度分布を、迅速度空間におけるp+pベースライン分布のシフト版としてモデル化する。
• 非対称衝突における重心系フレームの運動を反映するために、迅速度シフトΔy = ½ ln(ν)（ν = NAu / Nd）を用いる。
• 横方向のダイナミクスやスペクタクル効果を補正するため、体系的補正δy = 0.3を適用する。
• PYTHIAシミュレーションと解析的ランドウ型モデルを併用して、迅速度シフト仮説を検証する。
• モデル予測を、中心性ビンごとに分類されたPHOBOS最小バイアスd+Auデータと直接比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 d+Au衝突における前方-後方非対称性は、重心系フレームにおけるp+p迅速度分布の単純なシフトによって説明可能か？
• RQ2 d+Au衝突における観測された擬快速度分布は、独立した破片化ではなく、シフトされた迅速度フレームにおける集団的拡張に起因するか？
• RQ3 データは、Npart/2スケーリングと迅速度シフトΔyの2つのパラメータのみを用いたモデルでどの程度よく記述できるか？
• RQ4 0.3の残存シフトδyを含めることで、運動学的予測を超えて実験データとの一致がどの程度向上するか？
• RQ5 迅速度シフトモデルは流体力学的またはパートンベースの手法と整合性を持ち、大迅速度域での限界は何か？

主な発見

• Δy = 0.7（運動学的予測）を用いたモデルは、PHOBOSデータと定性的に一致し、η ≈ -2におけるピークとη ≈ 1近辺のプラトーを再現する。
• 追加のδy = 0.3シフトを加えると、より良好な定量的適合が得られ、全Δy ≈ 1.0となり、|η| < 3の範囲でデータと一致する。
• モデルは、νが中心性ビンごとに約1から約4に変化する中で、擬快速度分布の中心性依存性を良好に記述する。
• 大迅速度域（|η| > 3）では、全分布をシフトする際にエネルギー運動量保存則に反するため、期待通りに失敗する。
• 破片化領域の因子分解や複数ストリングモデルを避けることができ、集団的応答に基づくより単純な物理的図像を提供する。
• 結果から、小スケール系（p+Aやd+Au）においても、伝統的には熱平衡化されないと考えられていたが、集団的効果が拡張している可能性が示唆される。