[論文レビュー] Initial conditions of heavy ion collisions and high energy factorization

T. Lappi|ArXiv.org|Apr 10, 2009

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 14被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、色ガラスコンデンゲート（CGC）および高エネルギー因子化に基づくフレームワークを提案し、超相対論的重イオン衝突における初期状態を記述する。急速度の発展に起因する主要対数項が、小-x波動関数のレノルマル化群発展によって再結合可能であることを示し、RHICで観測された長距離の急速度相関を一貫して記述可能であることを示している。

ABSTRACT

The Color Glass Condensate is an effective theory description for the small momentum fraction x degrees of freedom in a high energy hadron or nucleus, which can be understood in terms of strong classical gluon fields. We discuss the resulting picture of the initial conditions in a relativistic heavy ion collision. We describe recent work to show that the leading logarithms of the collision energy can be factorized into the renormalization group evolution of the small x wavefunction. We then describe how this framework can be used to understand the long range rapidity correlations observed by the RHIC experiments.

研究の動機と目的

• 高エネルギーにおける超相対論的重イオン衝突の初期状態を理解することに焦点を当て、小-xグルーオンのダイナミクスに注目する。
• 高エネルギーにおける摂動的QCDが直面する、急速度の大きな対数項の問題に対処すること。
• JIMWLKレノルマル化群方程式を用いて、高エネルギー散乱振幅の因子化フレームワークを確立すること。
• RHICデータで観測された長距離の急速度相関、特に「リッジ」現象の起源を記述すること。
• 初期の時間における古典的グルーオン場のダイナミクス（Glasma）と、量子的発展および等方化の始まりを結びつけること。

提案手法

• 高エネルギー核の小-x波動関数を古典的で強いグルーオン場としてモデル化するため、色ガラスコンデンゲート（CGC）有効理論を用いる。
• 色電荷密度 ρ(x⊥) からの源項を含む古典的ヤン・ミルズ方程式を用いて、Glasmaの場配置を記述する。
• 急速度 y = ln(1/x) に伴う波動関数の発展を表すために、ウィルソン線重み関数 W_y[ρ] を用いる。
• 急速度差の主要対数項を再結合するため、JIMWLK方程式をレノルマル化群発展方程式として用いる。
• 発展させた重み関数 W_{y_p}[U] にわたる平均をとることで、包含的グルーオンスペクトルおよび2グルーオン相関関数を導出する。
• 古典的場近似における連結・非連結・干渉図を区別することで、多グルーオン相関を分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高エネルギー散乱における大きな急速度間隔に起因する主要対数項を、どのように体系的に再結合できるか？
• RQ2 初期のGlasma状態における量子揺らぎの役割は何か？ そして、それらは等方化の始まりをどのように引き起こすか？
• RQ3 Glasmaにおける初期の古典的場配置は、RHICデータで観測された長距離の急速度相関をどのように再現するか？
• RQ4 CGC波動関数のJIMWLK発展は、観測された2粒子のアゾンタスおよび急速度相関をどのように説明するか？
• RQ5 連結図と非連結図の相対的寄与は、衝突系の密度（例：pp、pA、AA）に応じてどのように変化するか？

主な発見

• 急速度における主要対数項は、JIMWLKレノルマル化群方程式によるCGC波動関数の発展によって再結合可能である。
• 1次対数項の精度で、単一包含的グルーオンスペクトルは、発展させた重み関数 W_{y_p}[U] にわたる古典的LO結果の平均として得られる。
• 2グルーオン包含スペクトルは、それぞれのグルーオンの急速度におけるウィルソン線に依存する単一グルーオンスペクトルの積として表される。
• 二重確率分布 W_{y_p,y_q}[U^p_1,U^q_1] は、源の発展を通じて急速度相関構造を符号化している。
• pA極限においては、非連結古典的図が顕著に寄与する。これは、ppやAAの場合とは異なり、平均場近似の破綻を示している。
• JIMWLK方程式の数値的解析から、平均場近似が単一急速度分布に対して妥当に正確であることが示され、相関研究におけるフレームワークの妥当性を支持している。