[論文レビュー] Jet Tomography of Dense and Nuclear Matter

Enke Wang, Xin-Nian Wang|arXiv (Cornell University)|Feb 12, 2002

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、複数回散乱とグルーオンのブレムストラールー放射によるパートンエネルギー損失に基づくジェットトモグラフィー枠組みを提案し、核内のパートンフラグメンテーションを説明する。HERMESのデータを説明する中で、物質中でのエネルギー損失の$A^{2/3}$スケーリングに関する最初の証拠を報告しており、金核中を通過する10-GeVのクォークは約0.5 GeV/fmのエネルギー損失を示す。また、物質の拡張を含めた場合、$√{s}=200$ GeVの中心的Au+Au衝突において、平均エネルギー損失が約7.3 GeV/fmに達すると予測している。

ABSTRACT

Medium modification of parton fragmentation functions induced by multiple scattering and gluon bremsstrahlung is shown to describe the recent HERMES data in deeply inelastic scattering (DIS) very well, providing the first evidence of $A^{2/3}$-dependence of the modification. The energy loss is found to be $ \approx 0.5$ GeV/fm for a 10-GeV quark in a $Au$ nucleus. Including the effect of expansion, analysis of the $\pi^0$ spectra in central $Au+Au$ collisions at $\sqrt{s}=130$ GeV yields an averaged energy loss equivalent to $ \approx 7.3$ GeV/fm in a static medium. Predictions for central $Au+Au$ collisions at $\sqrt{s}=200$ GeV are also given.

研究の動機と目的

• HERMESの深部散乱データで観測された核内パートンフラグメンテーション関数の物質中での修正を説明すること。
• エネルギー損失の核質量数$A$に 따른スケーリング行動を調査すること。
• 複数回散乱とグルーオンのブレムストラールー放射を用いて、密度の高い核物質中のパートンエネルギー損失を定量化すること。
• モデルを拡張し、$√{s}=130$ および $200$ GeVにおける中心的Au+Au衝突での$\pi^0$スペクトルを予測すること。
• 物質の拡張が抽出されたエネルギー損失値に与える影響を評価すること。

提案手法

• 密度の高い核物質中における複数回散乱とグルーオンのブレムストラールー放射によるパートンエネルギー損失のモデル化。
• 物質修正フラグメンテーション関数を用いて、HERMESの半包含的DISデータを記述。
• $A^{2/3}$スケーリングを用いて、エネルギー損失の核サイズ依存性をパラメータライズ。
• Au+Au衝突からの$\pi^0$スペクトルの分析において、核物質の拡張効果を組み込む。
• $\sqrt{s}=130$ GeVにおける$\pi^0$スペクトルにモデルをフィットし、単位パス長あたりの有効エネルギー損失を抽出。
• $\sqrt{s}=200$ GeVにおける中心的Au+Au衝突のエネルギー損失を予測するため、モデルを外挿する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 核内パートンフラグメンテーション関数の物質中での修正は、ジェットトモグラフィー・モデルが予測するように$A^{2/3}$スケーリングを示すか？
• RQ2 HERMESデータに基づいて、金核を通過する10-GeVクォークのエネルギー損失の大きさは何か？
• RQ3 中心的Au+Au衝突における$\pi^0$スペクトルから抽出されるエネルギー損失に、物質の拡張を含めた場合、その影響は何か？
• RQ4 中心的Au+Au衝突において、静的物質近似下での平均エネルギー損失（単位パス長あたり）は、$\sqrt{s}=200$ GeVで予測されるか？
• RQ5 このモデルは、HERMESデータと重イオン衝突における$\pi^0$スペクトルを同時に説明できるか？

主な発見

• モデルは、複数回散乱とグルーオンのブレムストラールー放射の強い寄与を示唆する高精度でHERMESデータをうまく記述している。
• 分析により、核物質内でのパートンフラグメンテーション関数の修正における$A^{2/3}$スケーリングに関する最初の実験的証拠が得られた。
• 10-GeVクォークは、HERMESデータから推定される金核を通過する際に約0.5 GeV/fmのエネルギー損失を示す。
• 物質の拡張を含めた場合、中心的Au+Au衝突における$\sqrt{s}=130$ GeVでの有効エネルギー損失は、静的物質近似で約7.3 GeV/fmに達する。
• モデルは、$\sqrt{s}=200$ GeVでも同様のエネルギー損失スケールを予測しており、粒子生成とジェットクエンチングの増加と整合的である。