[論文レビュー] Jet Quenching and Its Azimuthal Anisotropy in AA and possibly High Multiplicity pA and dA Collisions

Xilin Zhang, Jinfeng Liao|arXiv (Cornell University)|Nov 21, 2013

Computational Fluid Dynamics and Aerodynamics被引用数 9

ひとこと要約

本稿では、'近臨界温度増幅'（NTcE）状況における $p_t$-依存エネルギー損失を組み込んだ改良型ジェットクエンチングモデルを提示し、RHICおよびLHCにおけるAA衝突での $R_{AA}$ と方位的非対称性 $V_2$, $V_3$, $V_4$ を成功裏に記述した。さらに、同モデルを高多重度 pPb および dAu 衝突に適用し、それぞれ $V_2 \sim 0.01$ および $0.1$ の測定可能な値を予測し、最終状態ジェット減衰の明確なシグナルを提供した。

ABSTRACT

We report our calculation of jet quenching and its azimuthal anisotropy in the high energy AA and high multiplicity pA and dA collisions. The purpose of this study is twofold. First, we improve our previous event-by-event studies, by properly implementing $p_t$ dependence in the modeling. We show that, within the jet "monography" scenario featuring a strong near-Tc-enhancement of jet energy loss, the computed high-$p_t$ nuclear modification factor $R_{AA}$ and the harmonic coefficients in its azimuthal anisotropy $v_{2,\,3,\,4}$, agree well with the available data from both Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) and Large Hadron Collider (LHC). Second, in light of current discussions on possible final state collective behavior in the high-multiplicity pPb and dAu collisions, we examine the implication of final state jet attenuation in such collisions, by applying the same model used in AA collisions and quantifying the corresponding $R_{pA}$ and $R_{dA}$ and their azimuthal anisotropy. The high-$p_t$ $V_n$ provide a set of clean indicators of final state energy loss. In particular we find in the most central pPb (5.02 TeV) and dAu (200 GeV) collisions, $V_2$ is on the order of $0.01$ and $0.1$ respectively, measurable with current experimental accuracy. In addition, our high-$p_t$ $R_{dA}$ is around $0.6$ which is compatible with preliminary dAu results from RHIC.

研究の動機と目的

• 従来のイベントごとのジェットクエンチングモデルを、エネルギー損失の $p_t$-依存性を組み込むことで改善し、RHICおよびLHCエネルギー域における $R_{AA}$ と方位的非対称性を正確に記述可能にする。
• NTcEモデルが、AA衝突における高 $p_t$ ハイドロン生成の観測された抑制と非対称性を説明する一貫性を有するかを検証する。
• 同じNTcEフレームワークを用いて、高多重度 pPb および dAu 衝突における最終状態ジェットエネルギー損失効果を定量化し、$R_{pA}$, $R_{dA}$, および $V_n$ の予測を提供する。
• 高 $p_t$ 方位的非対称性係数 $V_n$ が、小スケール系における最終状態ジェット-媒体相互作用の明確な実験的プローブとして機能するかを特定する。

提案手法

• ジェット-媒体相互作用の強化された近臨界温度増幅（NTcE）を反映するジェットの「モノグラフィー」状況を採用し、エネルギー損失をモデル化する。
• Betz らおよび Horowitz らのインスピレーションを受けて、$p_t$-依存の相対的エネルギー損失を実装し、$R_{AA}(p_t)$ データを再現する。
• pPb および dAu システムにおける衝突ジオメトリをシミュレートするために、2通りの実装を持つモンテカルロ・グルーバー初期状態モデルを用いる。
• $R_{AA}^{(n)}(\phi)$ を計算し、核修正因子の方位的非対称性から調和係数 $V_n$ を抽出する。
• RHICおよびLHCの実験データ（$R_{AA}$, $V_2$, $V_3$, $V_4$）と比較し、さまざまな中心性およびエネルギー領域のデータを対象とする。
• 媒体の拡張と初期状態-最終状態平面のずれが $V_n$ 予測に与える影響を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NTcEモデルに $p_t$-依存エネルギー損失を組み込むことで、RHICおよびLHCエネルギー域の両方で $R_{AA}$ と $V_2$ データを同時に再現できるか？
• RQ2 $p_t$-依存のエネルギー損失が、AA衝突における計算された $R_{AA}$ と $V_n$ にどのように影響を与えるか？
• RQ3 同じNTcEモデル下で、高多重度 pPb および dAu 衝突における $R_{pA}$, $R_{dA}$, および $V_n$ の期待値は何か？
• RQ4 高 $p_t$ の $V_n$ 係数が、小スケール系における最終状態ジェット-媒体相互作用の明確なシグナルとして機能できるか？
• RQ5 初期状態ジオメトリと媒体ダイナミクスが、小スケール系における予測された $V_n$ にどのように影響を与えるか？

主な発見

• $p_t$-依存エネルギー損失を組み込んだ改良NTcEモデルは、RHICおよびLHCのさまざまな中心性領域において、$R_{AA}(p_t)$ データを良好に再現した。エネルギー損失レベルは $\sim 0.2$ から $2.76\,\text{TeV}$ の範囲にわたる。
• モデルは、最も中央部の dAu（200 GeV）衝突で $V_2 \sim 0.1$、最も中央部の pPb（5.02 TeV）衝突で $V_2 \sim 0.01$ を予測し、両者とも現在の実験的精度で測定可能である。
• 高 $p_t$ における $R_{dA}$ の計算値は約 0.6 であり、初期のRHIC dAu 測定結果と整合的である。
• NTcE効果が dAu から pPb にかけて弱まることが、観測された $R_{dA} < R_{pA}$ の傾向に寄与している。
• LHCにおける高次調和 $V_3$ および $V_4$ は、CMS データとやや良好な一致を示したが、$V_2$ と $V_3$ はややデータよりも大きめに予測されており、未考慮の媒体の拡張と平面ずれの影響が原因である可能性がある。
• 高 $p_t$ の $V_n$ 係数は、特に高多重度 pA および dA 衝突において、最終状態ジェットエネルギー損失の強力な指標であると特定された。