[論文レビュー] J/psi production in Cu+Cu and Au+Au collisions at RHIC-PHENIX

S. Oda|arXiv (Cornell University)|Apr 28, 2008

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 2

ひとこと要約

本論文は、RHICにおけるCu+CuおよびAu+Au衝突におけるJ/psi生成をPHENIX検出器を用いて調査し、クォーク-グルーオンプラズマ（QGP）形成、コールド核物質（CNM）、および中間子のフィードダウンに起因する効果を区別する。中央衝突におけるJ/psiの抑制は、QGPに起因する解離と整合的であり、CNM効果と再生の寄与が観測された生成量の抑制に顕著に寄与していることが判明した。

ABSTRACT

The J/psi is considered to be among the most important probes for the deconfined quark gluon plasma (QGP) created by relativistic heavy ion collisions. While the J/psi is thought to dissociate in the QGP by Debye color screening, there are competing effects from cold nuclear matter (CNM), feed-downs from excited charmonia (chi_c and psi') and bottom quarks, and regeneration from uncorrelated charm quarks. Measurements that can provide information to disentangle these effects are presented in this paper.

研究の動機と目的

• 相対論的重イオン衝突におけるJ/psi生成に影響を与える複数のメカニズムの相乗的相互作用を理解すること。
• クォーク-グルーオンプラズマ（QGP）に起因する解離とコールド核物質（CNM）効果の寄与を区別すること。
• 励起状態のチロン（chi_cおよびpsi'）からのフィードダウンおよびcharmクォークの再生が、J/psi生成量の抑制に果たす役割を定量化すること。
• Cu+CuおよびAu+Au系におけるJ/psi生成を比較することで、QGP効果の系サイズ依存性を調査すること。
• 重イオン衝突におけるJ/psi抑制の理論的モデルに実験的制約を提供すること。

提案手法

• √sNN = 200 GeVにおけるCu+CuおよびAu+Au衝突において、J/psi生成を二重ミューオン崩壊チャネル（J/psi → μ⁺μ⁻）を用いて測定する。
• PHENIX検出器の高精度ミューオンスペクトロメータを用い、高い効率とエネルギー分解能でJ/psi崩壊を再構築する。
• 組み合わせ的背景および非-Drell-Yan背景成分を低減するために、運動量およびトポロジーのカットを適用する。
• 中央衝突における参加ヌクレオンあたりの測定されたJ/psi生成量をp+p衝突と比較し、抑制パターンを抽出する。
• 系サイズスケーリング（Cu+Cu対比Au+Au）を用いて、QGP効果をCNM寄与から分離する。
• 解離、フィードダウン、再生メカニズムを含む理論的枠組みを用いて、観測されたJ/psi生成量をモデル化する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 中央部のCu+CuおよびAu+Au衝突におけるJ/psi抑制は、どの程度クォーク-グルーオンプラズマの形成に起因しているか？
• RQ2 コールド核物質効果は、これらの衝突におけるJ/psi生成にどのように影響を与えるか？
• RQ3 励起状態の中間子（chi_cおよびpsi'）からのフィードダウンが、観測されたJ/psi生成量に果たす寄与はどの程度か？
• RQ4 相関のないcharmクォークからのJ/psi再生は、中央衝突における観測された生成量をどの程度回復させられるか？
• RQ5 系サイズ（Cu+Cu対比Au+Au）は、QGP、CNM、再生効果の相対的な重要性にどのように影響するか？

主な発見

• 中央部のCu+CuおよびAu+Au衝突におけるJ/psi抑制は、クォーク-グルーオンプラズマ内での解離と整合的であり、系サイズが大きいほど抑制が顕著になる。
• コールド核物質効果がJ/psi抑制に寄与しており、特に外部衝突および低横運動量領域で顕著である。
• 励起状態の中間子（chi_cおよびpsi'）からのフィードダウンが、特に低pT領域で観測されたJ/psi生成量に顕著に寄与している。
• 相関のないcharmクォークからのJ/psi再生は、中央衝突におけるJ/psi生成量を部分的に回復させ、抑制を相殺する効果を示している。
• 抑制の系サイズ依存性から、Au+AuではQGP効果が支配的であるのに対し、Cu+CuではCNMおよび再生効果がより顕著であると示唆される。
• Cu+CuおよびAu+Auからの統合的データは、重イオン衝突におけるJ/psi生成の理論的モデルに強く制約を加えている。