[論文レビュー] Measurements of Dielectron Production in Au$+$Au Collisions at $\sqrt{s_{NN}}$= 27, 39, and 62.4 GeV from the STAR Experiment

STAR Collaboration, J. Adam+356 more|arXiv (Cornell University)|Oct 24, 2018

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 1被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、RHICのSTAR検出器を用いて、√sNN = 27、39、および62.4 GeVにおける中心的Au+Au衝突におけるダイレプトン生成を測定した。結果は、0.4 < Mll < 0.75 GeV/c²の領域における統合ダイレプトン過剰生成量（電荷粒子多重度で正規化）に顕著なエネルギー依存性が見られず、密度の高い核物質におけるρ中間子の幅拡大を示すモデルと整合しており、電荷対称性の回復と関連していることを支持する。

ABSTRACT

We report systematic measurements of dielectron ($e^{\pm}e^{\pm}$) invariant-mass $M_{ee}$ spectra at mid-rapidity in Au+Au collisions at $\sqrt{s_{NN}}$ = 27, 39, and 62.4 GeV taken with the STAR detector at the Relativistic Heavy Ion Collider. For all energies studied, a significant excess yield of dielectrons is observed in the low-mass region (0.40$ &lt; M_{ee} &lt; 0.75$ MeV/$c^2$) compared to hadronic cocktail simulations at freeze-out. Models that include an in-medium broadening of the $ρ$-meson spectral function consistently describe the observed excess. In addition, we report acceptance-corrected dielectron-excess spectra for Au+Au collisions at mid-rapidity ($\left|y_{ee} ight|$ $

研究の動機と目的

• 強い相互作用する物質の性質を調べるため、さまざまな衝突エネルギーにおける中心的Au+Au衝突におけるダイレプトン生成を測定すること。
• ρ中間子質量領域における低質量ダイレプトン過剰（LMR）のエネルギー依存性を調査すること。
• 高温・高密度核物質におけるρ中間子スペクトル関数の変更を記述する理論的モデルを検証すること。
• 中間体のダイレプトン生成に及ぼす電荷対称性の回復の役割を評価すること。
• 以前のRHICビームエネルギースキャンの結果と補完的であるデータを提供し、より高いエネルギー領域へのカバー範囲を拡大すること。

提案手法

• 最小衝突断面積、0–80%の最も中心的であるAu+Au衝突について、RHICのSTAR検出器を用いてデータ収集を実施。√sNN = 27、39、および62.4 GeVで実施。
• モンテカルロシミュレーションを用いて検出器の受容域および効率補正を施した上で、ダイレプトンの不変質量スペクトルを再構築。
• 測定データからハドロン的カクテル（真空中のρ崩壊を除く）を差し引くことで、ダイレプトン過剰生成量を抽出。
• 衝突幾何学的形状や中心度の揺らぎを最小限に抑えるために、過剰生成量をdNch/dy（電荷粒子多重度）で正規化。
• 受容域補正、バックグラウンド推定、検出器のエネルギー分解能の影響から、系統的不確実性を評価。
• LMRのエネルギー依存性を解釈するため、Rappら、Endresら、PHSDの計算とモデル比較を実施。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 中心的Au+Au衝突における低質量ダイレプトン過剰は、√sNN = 27–62.4 GeVの範囲で顕著なエネルギー依存性を示すか？
• RQ2 密度の高い物質に於けるρ中間子の幅拡大を組み込んだモデルが予測するダイレプトン生成量と、実測値はどの程度一致するか？
• RQ3 観測されたダイレプトン過剰は、高温・高密度中間体における電荷対称性の回復と整合的か？
• RQ4 √sNN = 19.6および200 GeVでの以前の測定結果と比較して、正規化された過剰生成量はどのように異なるか？
• RQ5 バリオン密度および中間体効果は、低質量領域におけるダイレプトンスペクトルの形にどのような役割を果たすか？

主な発見

• 0.4–0.75 GeV/c²の質量領域における統合ダイレプトン過剰生成量の正規化値は、√sNN = 27、39、および62.4 GeVの間で統計的に有意なエネルギー依存性を示さない。
• 測定された生成量は、密度の高い核物質におけるρ中間子の幅拡大を含むモデル計算と統計的に整合する。
• 最小衝突断面積のAu+Au衝突において、√sNN > 20 GeVで全バリオン密度が概ね一定であるという予想と整合する。
• √sNN = 19.6 GeVでの以前の測定結果および√sNN = 17.3 GeVのIn+In衝突におけるNA60のデータと整合する。
• 強いエネルギー依存性の欠如は、ダイレプトン生成が中間体効果（特にρ中間子スペクトルの幅拡大）によって支配されているモデルを支持する。
• 研究結果は、LMR過剰生成が主に中間体の修正によって駆動されており、真空中のρ崩壊や他のカクテル寄与によるものではないと示唆する。