[論文レビュー] Lattice Study of QCD Phase Structure by Canonical Approach - Towards determining the phase transition line

Denis Boyda, V. G. Bornyakov+5 more|arXiv (Cornell University)|Apr 13, 2017

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 2

ひとこと要約

このラティスQCD研究では、符号問題を回避するために実化学ポテンシャルにおけるバリオン数のばらつきおよび歪度を計算するための規範的アプローチを採用している。√sNN = 19.6–200 GeVおよびT/Tc = 0.93の条件下で、μB/T < 1.5の範囲でRHIC実験データと良好な一致を示しており、特に低μB/Tにおける歪度に関して顕著であるが、T/Tc = 1.35および√sNN = 11.5 GeVのデータでは顕著な乖離が見られる。

ABSTRACT

We compare higher moments of baryon numbers measured at the RHIC heavy ion collision experiments with those by the lattice QCD calculations. We employ the canonical approach, in which we can access the real chemical potential regions avoiding the sign problem. In the lattice QCD simulations, we study several fits of the number density in the pure imaginary chemical potential, and analyze how these fits affects behaviors at the real chemical potential. In the energy regions between $\sqrt{s}_{NN}$=19.6 and 200 GeV, the susceptibility calculated at $T/T_c=0.93$ is consistent with experimental data at $0 \le \mu_B/T < 1.5$, while the kurtosis shows similar behavior with that of the experimental data in the small $\mu_B/T$ regions $0 \le \mu_B/T < 0.3$. The experimental data at $\sqrt{s}_{NN}=$ 11.5 shows quite different behavior. The lattice result in the deconfinement region,$T/T_c=1.35$, is far from experimental data.

研究の動機と目的

• 実化学ポテンシャルを用いたラティスQCDシミュレーションを用いて、QCD相転移線を特定すること。
• 有限密度QCDにおける符号問題に対処するため、規範的アプローチを採用すること。
• RHIC重イオン衝突からの実験データと、ラティス計算によるバリオン数モーメントの比較を行うこと。
• 虚数化学ポテンシャルから実数化学ポテンシャルへの外挿の信頼性を多項式フィットを用いて評価すること。
• 脱コンfinement領域における高次モーメントのばらつきおよび歪度の挙動を評価すること。

提案手法

• 実化学ポテンシャルにおけるバリオン数分布を計算するため、符号問題を回避する規範的アプローチを用いる。
• 固定温度下でのラティスQCDシミュレーションを実施し、T/Tc = 0.93およびT/Tc = 1.35に焦点を当てる。
• 純虚数化学ポテンシャルでの数密度データに多項式フィットを適用し、実μBへの外挿を行う。
• バリオン数分布の高次モーメント（特にばらつきおよび歪度）を計算する。
• 得られたモーメントを、さまざまなセンター・オブ・マスエネルギーにおけるRHICの実験データと比較する。
• 虚数μB領域における数密度の多項式フィットの異なる関数形が、実μBにおける外挿挙動に与える感度を分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 規範的アプローチを用いたラティスQCD計算は、RHICエネルギー域における実験的バリオン数モーメントデータをどの程度正確に再現するか？
• RQ2 虚数μB領域における数密度の異なる多項式フィットが、実μBへの外挿にどの程度影響を及えるか？
• RQ3 T/Tc = 0.93およびT/Tc = 1.35におけるラティス計算のばらつきおよび歪度は、実験データとどのように比較されるか？
• RQ4 なぜT/Tc = 1.35におけるラティス結果は、特に√sNN = 11.5 GeVの条件下で実験データから顕著に乖離しているのか？
• RQ5 低μB/Tにおける歪度の挙動は、QCD臨界点に近いかどうかを示唆するものか？

主な発見

• T/Tc = 0.93の条件下では、0 ≤ μB/T < 1.5の範囲で、ラティス計算によるばらつきが実験データと良好に一致する。
• 低μB/T領域（0 ≤ μB/T < 0.3）において、ラティス計算による歪度は実験データと類似した挙動を示す。
• T/Tc = 1.35におけるラティス結果は、実験データから著しく離れており、脱コンfinement領域における顕著な乖離を示している。
• √sNN = 11.5 GeVにおける実験データは、T/Tc = 0.93およびT/Tc = 1.35の両方のラティス結果が捉えきれない特徴的な挙動を示している。
• 虚数μB領域における数密度の多項式フィットの選択は、実μBにおける外挿挙動に影響を与えるが、低μB領域では全体的な一致は安定している。
• 本研究は、規範的アプローチが実化学ポテンシャル領域への信頼できるアクセスを提供するが、脱コンfinement領域または低センター・オブ・マスエネルギー領域ではその予測能力が低下することを示唆している。