[論文レビュー] J/psi elliptic flow measurement in Pb-Pb collisions at \sqrt{s_{NN}} = 2.76 TeV at forward rapidity with the ALICE experiment

L. Massacrier|arXiv (Cornell University)|Aug 27, 2012

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 12被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、ALICEミュオンスペクトロメータを用いて前向きな速さ（2.5 < y < 4）で、√sNN = 2.76 TeVにおけるPb-Pb衝突における、初の包括的J/ψの楕円流（v₂）測定を報告する。イベントプレーン法を用い、2–4 GeV/cのpT範囲で非ゼロのv₂の兆候（2.2σの有意性）を観測した。これは、一部のパートン輸送モデルの予測と整合しており、グルーオン-クォークプラズマ内でのcharmクォークの熱平衡化を示唆している。

ABSTRACT

J/psi suppression induced by color screening of its constituent quarks was proposed 26 years ago as a signature of the formation of a quark gluon plasma in heavy-ion collisions. Recent results from ALICE in Pb-Pb collisions exhibit a smaller suppression with respect to previous measurements at the SPS and RHIC. The study of azimuthal anisotropy in particle production gives information on the collective hydrodynamic expansion at the early stage of the fireball, where the matter created in high-energy nuclear collisions is expected to be in a deconfined state. In particular, J/psi elliptic flow v2 is important to test the degree of thermalization of heavy quarks. Together with the production yields, the elliptic flow is a powerful observable to address the question of suppression and regeneration of J/psi in QGP. We present the first inclusive J/psi elliptic flow measurement performed with the muon spectrometer of ALICE, in Pb-Pb collisions, at forward rapidity. Integrated and pT-differential v2 results are presented and a comparison with recent STAR results and with a parton transport model is also performed.

研究の動機と目的

• Pb-Pb衝突における包括的J/ψメソンの楕円流（v₂）を測定し、クォーク-グルーオンプラズマ内での重いクォークの熱平衡化を調べること。
• J/ψ生成が集団的流れに影響を受けるかどうかを調査し、熱平衡化したcharmクォークからの再生が示唆されることを確認すること。
• ALICEの結果を、√sNN = 200 GeVのAu-Au衝突におけるSTARデータと、パートン輸送モデルと比較し、再生と熱平衡化の役割を評価すること。
• シミュレーションを用いて分析手法を検証し、特に信号抽出とイベントプレーン分解能に関する系統的不確実性を定量化すること。

提案手法

• 粒子運動量の非対称性の2次調波を用いて、反応平面角度（ΨEP,2）をVZERO-Aシンチレーション器を用いて再構築した。
• VZERO-Aシンチレーション器の方位角角度に、粒子フラックスに比例する重みを付けて、イベントフロー量Q₂,xおよびQ₂,yを定義した。
• イベントプレーン分解能を推定し、フロー量分布の非一様性を補正するために、3イベントサブイベント法を用いた。
• ミュオンスペクトロメータ内の二重ミュオン崩壊チャンネルを用いてJ/ψの信号抽出を実施した。ミュオントリガーは低pTトラック（1 GeV/cで50%の効率）を要件としていた。
• 検出器効果と自己相関を補正するため、イベントプレーン決定にはVZERO-Aのみを用い、ミュオンスペクトロメータの受容域と重複しないようにした。
• モンテカルロシミュレーションを用いて分析パイプラインを検証し、生成レベルで流れがない場合にも誤ったv₂が再構築されないことを確認した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Pb-Pb衝突における前向き速さ（2.5 < y < 4）で、√sNN = 2.76 TeVの下で、包括的J/ψ生成に非ゼロの楕円流（v₂）の証拠があるか？
• RQ2 2–4 GeV/cのpT範囲で観測されたv₂は、クォーク-グルーオンプラズマ内でのcharmクォークの熱平衡化を示唆するか？
• RQ3 ALICEによるJ/ψ v₂測定結果は、同じ中心性範囲における√sNN = 200 GeVのAu-Au衝突におけるSTARデータとどのように比較されるか？
• RQ4 charmクォークの再生と熱平衡化を含むパートン輸送モデルは、観測されたv₂の大きさとpT依存性を再現できるか？

主な発見

• 両中心性ビン（5–20%および20–60%）において、統合されたJ/ψ楕円流が非ゼロの値を示す兆候を示しており、平均pTは2.31 ± 0.20 GeV/cであった。
• 20–60%の中心性ビンでは、2–4 GeV/cのpT範囲で、顕著な非ゼロv₂の兆候が観測され、v₂ = 0.092 ± 0.039（統計）± 0.015（系統的）であり、2.2σの有意性を示した。
• 統計的不確実性が主な誤差要因であり、測定の精度を制限している。
• 系統的不確実性は、信号抽出（2–4 GeV/cビンで16%）が主に支配的であり、イベントプレーン分解能（2%の相関誤差）も寄与している。
• シミュレーションにより、手法の妥当性が確認された：生成レベルで流れがない場合、誤ったv₂は再構築されず、2–4 GeV/cビンでは残余の系統的寄与が0.1%にとどまった。
• 測定されたv₂の大きさは、charmクォークの再生と熱平衡化を含むパートン輸送モデルの予測と整合しており、J/ψが熱平衡化したcharmクォークから流れを引き継ぐ可能性を示唆している。