[論文レビュー] $Δ$, $K^{*}$ and $ρ$ Resonance Production and Their Probing of Freeze-out Dynamics at RHIC

H. Zhang|ArXiv.org|Mar 10, 2004

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 6

ひとこと要約

本研究では、STAR TPCを用いて、√sNN = 200 GeVにおけるAu+Auおよびp+p衝突において、Δ(1232)、K*(892)、ρ(770)共鳴状態を測定し、冻结放出ダイナミクスを調べた。低pTにおけるρ⁰およびK*⁰の質量シフトが観測され、多重度に依存するΔ++の質量シフトも確認され、これらは中間媒体効果を示唆している。核修正因子に顕著な質量依存性は観測されず、中間pT領域では共鳴状態の再散乱と再生が質量効果よりも支配的であることが示唆された。

ABSTRACT

We report the measurements of the transverse momentum spectra and invariant mass distributions of $Δ$(1232)$ o πp$, $K^*$(892)$^{0,\pm} o πK$ and $ρ$(770)$^{0} o π^{+} π^{-}$ in Au+Au and p+p collisions at $\sqrt{s_{NN}}$=200 GeV using the STAR TPC at RHIC. These resonances provide sensitive probes to examine the evolution dynamics in the hadronic medium through their decay and regeneration processes. The particle ratios of $K^*/K$, $K^*/ϕ$, $Δ$/p and $ρ/π$, the $K^*$, $ρ$ and $Δ$ apparent masses and the dependence of these quantities on centrality provide evidence of dynamical interaction and re-scattering between hadrons close to freeze-out. The dependence of resonance yields on the strength of their hadronic cross sections and the lifetime between the freeze-outs will also be discussed. In the intermediate $p_{T}$ region ($2

研究の動機と目的

• 重イオン衝突の後期段階におけるハドロン相互作用が共鳴状態の性質に与える影響を調査すること。
• 共鳴生成率および比を用いて、化学的凍結と力学的凍結の間のダイナミクスを解明すること。
• 中間pT領域における核修正因子が粒子の質量や種別（メソン対バリオン）に依存するかどうかを特定すること。
• インヴァリアント質量分布を用いて、共鳴状態の質量および幅の媒体内変化を調べること。
• 再散乱および再生のプロセスが最終状態の共鳴状態スペクトルに与える寄与を評価すること。

提案手法

• STAR TPCを用いて、イベントミキシングおよび崩壊トポロジー技術を用いて、ρ⁰ → π⁺π⁻、K* → K⁺π⁻、Δ⁺⁺ → pπ⁺のインヴァリアント質量スペクトルを再構築した。
• 共鳴信号を相対論的ブライト・ウィグナー関数に、スケーリング因子を乗じた形でフィットし、インヴァリアント質量を抽出した。
• Au+Auおよびp+p衝突におけるpT依存の核修正因子RCPおよびRAAを測定し、媒体効果を比較した。
• K*⁰の楕円流v₂を測定し、バリオン数（メソン：n=2、バリオン：n=3）に基づくスケーリング則と比較した。
• pions、kaons、protonsの粒子識別には、TPCにおけるdE/dxを用い、0.75–1.1 GeV/cまでをカバーした。
• Au+Au衝突ではZDCおよびCTBトリガー、p+p衝突ではBBCを用いて衝突の中心度を定義し、約200万件の最小バイアスイベントを用いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ρ⁰およびK*⁰共鳴状態は、Au+Au衝突において中間媒体効果による質量シフトを示すか？そのpT依存性は？
• RQ2 Δ⁺⁺共鳴状態の質量は、チャージドハドロン多重度にどのように依存するか？これは中間媒体相互作用に何を示唆するか？
• RQ3 再散乱および再生プロセスが、K*のような共鳴状態の最終状態生成率に及ぼす影響はどの程度か？
• RQ4 中間pT領域（1.6 < pT < 4 GeV/c）におけるK*⁰の核修正因子RCPは、粒子の質量や種別（メソン対バリオン）に依存するか？
• RQ5 K*⁰の楕円流v₂はクォーク数スケーリング則に従うか？これにより、ハドロン的または部分子的生成メカニズムが示唆されるか？

主な発見

• 低pT領域（pT < 2 GeV/c）において、ρ⁰およびK*⁰に顕著な質量シフト（低下）が観測され、pTが低下するにつれてシフトが大きくなった。
• p+pおよびAu+Au衝突において、Δ⁺⁺共鳴状態の質量に低下シフトが確認され、多重度が増加するにつれてシフトが小さくなった。
• Au+Au衝突において、K*⁰/K比およびρ⁰/π比がp+p衝突に比べて増加しており、ハドロン媒体内での再散乱および再生効果が示唆された。
• 中間pT領域（1.6 < pT < 4 GeV/c）において、K*⁰のRCPおよびRAAはKs⁰と類似しており、Λよりも小さいことが判明し、低pT領域でK*⁰に強い再散乱効果が働くことが示された。
• 核修正因子に顕著な質量依存性は観測されず、中間pT領域においてK*⁰のRCPおよびRAAはΛよりもKs⁰に近い値を示した。
• 測定されたK*⁰のv₂は、中間pT領域でKs⁰やΛと顕著な差がなく、クォーク数スケーリング則に従うかの結論を下すには、大きな不確実性が存在した。