[論文レビュー] Lower vs. high momentum mass tomography in Quark-Gluon Plasma

Magdalena Djordjevic, Bojana Ilic+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 28, 2016

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、低エネルギー領域では50 GeV未満の単一粒子が、エネルギー損失の違いによる抑制における明確な質量階層を示すことを示しており、これはクォーカー・グルーオン・プラズマの質量断層撮影が可能であることを意味する。一方、高エネルギー領域では、単一粒子およびジェットの両方が質量にかかわらず類似した抑制を示し、これにより質量タイプの違いを区別できなくなる。

ABSTRACT

We here show that at lower energies single particle suppression for different types of probes exhibit a clear mass hierarchy, which is a direct consequence of the differences in the energy loss, rather than the differences in the initial distributions. On the other hand, we predict that the mass hierarchy is not expected at high energies; i.e. the probes of different masses exhibit nearly the same suppression once high momentum measurements are considered. Moreover, we also argue that the same insensitivity on the probe types is valid for jets as well. In particular, the experimental data in the momentum regions where they exist for both types of probes, show similar suppressions of charged hadrons and inclusive jet data. Finally, the available jet data also show (though with large error bars) an overlap between b-jets (heavy) and inclusive jets (light), which we predict will also be exhibited for soon-to-be-measured charm jets. Consequently, our results suggest that single particles in the momentum region below 50 GeV present an excellent tool for mass tomography, while jets and high energy single particles are rather insensitive to the differences in the interactions of various types of particles with Quark-Gluon Plasma.

研究の動機と目的

• クォーク・グルーオン・プラズマにおけるプローブ質量が異なるエネルギー領域で粒子の抑制に与える影響を調査すること。
• 高運動量における単一粒子およびジェットが、重いプローブと軽いプローブを区別できるかを特定すること。
• 低運動量の単一粒子がクォーク・グルーオン・プラズマの質量断層撮影のためのツールとしての可能性を評価すること。
• 電荷を帯びたハドロンおよびインクルーシブジェットの実験データを、質量に依存しない抑制の理論的予測と比較すること。

提案手法

• 微小なQCDおよび輸送モデルを用いて、クォーク・グルーオン・プラズマ内での質量の異なるプローブのエネルギー損失の違いを分析すること。
• 軽いプローブと重いプローブ（例：charm, bottom）の単一粒子およびジェットチャンネルにおける抑制パターンを比較すること。
• 運動量依存のエネルギー損失形式を用いて、低エネルギーおよび高エネルギー領域における質量が抑制に与える影響をモデル化すること。
• 電荷を帯びたハドロンおよびインクルーシブジェットの実験データを評価し、抑制行動の重複を特定すること。
• インクルーシブジェットとの重複に基づいて、将来のcharmジェットの測定に予測を拡張すること。
• 理論的抑制曲線を異なるプローブタイプ間で比較することで、高運動量プローブが質量の違いに対して感度を示さないことを評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 クォーク・グルーオン・プラズマ内での単一粒子の抑制は低エネルギー領域で質量階層を示すか。もしそうならば、それはエネルギー損失の違いによるものか、初期分布の効果によるものか。
• RQ2 高運動量の単一粒子の抑制はプローブ質量にどのように依存するか。また、相互作用強度の違いに対して感度を示すか。
• RQ3 bジェットおよびインクルーシブジェットを含むジェットは、クォーク質量にかかわらず、どの程度同じように抑制されるか。
• RQ4 電荷を帯びたハドロンおよびインクルーシブジェットの実験データを用いて、高運動量領域での質量に依存しない抑制を推論できるか。
• RQ5 予測されるモデルに従い、まもなく測定されるcharmジェットはインクルーシブジェットと同様の抑制を示すだろうか。

主な発見

• 低エネルギー領域では、50 GeV未満の単一粒子が、エネルギー損失の違いによるものであり、初期分布の効果によるものではない、明確な抑制における質量階層を示す。
• 高エネルギー領域では、異なる質量のプローブがほぼ同一の抑制を示し、高運動量領域における質量の違いに対して感度を示さないことが示された。
• 高運動量領域におけるインクルーシブジェットおよび電荷を帯びたハドロンの抑制が実験的に重複しており、質量に依存しない挙動の予測を支持する。
• 実験データは、重いbジェットと軽いインクルーシブジェットとの間で重複しており、類似した抑制パターンを示していることが示された。
• モデルは、まもなく測定されるcharmジェットもインクルーシブジェットと同様の抑制を示すと予測しており、質量に依存しない挙動を確認する。
• 50 GeV未満の単一粒子は、クォーク・グルーオン・プラズマの質量断層撮影に優れたツールであると特定されたが、ジェットおよび高エネルギーの単一粒子はそうではない。