[論文レビュー] Mott dissociation of D-mesons at the chiral phase transition and anomalous J/Psi suppression

D. Blaschke, G. Burau+1 more|ArXiv.org|Jun 28, 2000

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 3被引用数 6

ひとこと要約

本稿では、カリオン相転移におけるD中間子のモット解離が、高温のパイオン媒体内での閾値効果を通じてJ/ψの破壊断面積を増幅させ、CERN NA50によるPb-Pb衝突で観測された異常なJ/ψ抑制を説明するものである。温度依存のスペクトル関数を用いた修正されたグローバー模型を用いて、モット転移が反応の閾値を低下させ、$E_T \sim 40$ GeV付近で抑制率に臨界的な増幅をもたらすことが示された。これは実験データと定性的に一致する。

ABSTRACT

We investigate the in-medium modification of the charmonium breakup processes due to the Mott-effect for D-mesons at the chiral phase transition. A model calculation for the process J/Psi+pi --> D+D^*+ h.c. is presented which demonstrates that threshold effects in the thermal averaged breakup cross section can be explained as a Mott transition where final state quark-antiquark bound states enter the continuum of resonant states at the QCD phase transition. Applications to heavy-ion collisions within a modified Glauber model scenario and the phenomenon of anomalous J/$ψ$ suppression in the CERN NA50 experiment are addressed.

研究の動機と目的

• CERN NA50が$158$ AGeVで観測したPb-Pb衝突における異常なJ/ψ抑制を、標準的な核吸収モデルとは逸脱するものとして説明すること。
• カリオン／脱コンfinement相転移付近におけるD中間子のモット効果が、charmoniumの破壊断面積に与える影響を調査すること。
• 熱場理論とスペクトル関数を用いて、$J/\psi + \pi \to D + \bar{D}^* + \text{h.c.}$ 反応の中間状態での振る舞いをモデル化すること。
• モット解離に起因する閾値増幅が、$E_T \sim 40$ GeVで観測されたJ/ψ抑制の急激な低下を再現できるかどうかを検証すること。
• 重味バリオン状態と開放charm解離を用いたクォーク-グルーオンプラズマの診断フレームワークを提供すること。

提案手法

• 中間状態の破壊過程を介してJ/ψ自己エネルギーの虚部を計算するために、熱力学的グリーン関数技術を用いる。
• 最終状態粒子の熱的スペクトル関数を組み込んだ、$J/\psi + \pi \to D + \bar{D}^*$ 反応に対するボルン近似を適用する。
• D中間子の温度依存のブレイト・ウイナー型スペクトル関数を用いて、中間状態の破壊断面積 $\sigma^*(s)$ をモデル化する。
• 核吸収と縦方向の拡張を考慮した修正されたグローバー模型を導入し、$n(t) \propto t_0/t$ とする。
• パイオンのスペクトル関数を、パイオンがオンシェルか共鳴状態かを決定づける主要な媒体依存要因として扱う。
• 最終状態の分布関数（$f_{D_i} \approx 0$）は無視し、低密度近似において $\Sigma^{<}$ を無視する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 カリオン相転移におけるD中間子のモット解離が、NA50が観測したJ/ψ抑制の閾値的挙動を説明できるか？
• RQ2 D中間子の中間状態スペクトル関数が、J/ψの熱平均破壊断面積に与える影響は何か？
• RQ3 QCD相転移付近での破壊断面積の増幅が、$E_T \sim 40$ GeVでJ/ψ抑制の臨界的上昇を引き起こすか？
• RQ4 媒体修正断面積を組み込んだ修正グローバー模型が、NA50のデータをどの程度再現できるか？
• RQ5 モット転移が、相転移中に束縛クォーク-反クォーク状態を共鳴連続状態に変換する役割を果たすか？

主な発見

• カリオン相転移におけるD中間子のモット解離が、閾値の低下に起因して $J/\psi + \pi \to D + \bar{D}^*$ の破壊断面積に臨界的な増幅をもたらす。
• モデルは $E_T \sim 40$ GeV付近でJ/ψ抑制の閾値的上昇を予測し、NA50実験が観測した異常な抑制と定性的に一致する。
• 中間状態の破壊効果を考慮した抑制比（実線）は、核吸収ベースライン（破線）よりも急激に低下しており、実験データとよりよく一致する。
• D中間子のスペクトル関数の温度依存性が、ブレイト・ウイナー形式でモデル化され、モット転移温度付近での増幅を駆動する。
• スペクトル関数と熱的パイオン分布を介した媒体効果の組み込みにより、真空中の断面積と比較して、有効な破壊率が顕著に増加する。
• モデルは、標準的な核吸収やデバイ・スクリーニングとは異なる、異常なJ/ψ抑制を説明する有効なメカニズムとしてモット効果を提示する。