[論文レビュー] Net Charge Fluctuations as a signal of QGP from Polyakov-Nambu-Jona-Lasinio model

Abhijit Bhattacharyya, S. Das+5 more|arXiv (Cornell University)|Dec 25, 2012

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、重イオン衝突におけるクォーク-グルーオンプラズマ（QGP）相転移を調べるために、ポリakov-Nambu-Jona-Lasinio（PNJL）モデルにおけるD-測度を用いてネット電荷フラクチュエーションを調査する。衝突エネルギー中心系エネルギ― √s に沿った凍結曲線上でDを計算し、ALICEおよびSTARの実験データと良好な定性的・定量的整合性を示した。これはDがクリーンな秩序パラメータとしては機能しないものの、熱モデルの入力を組み合わせることでQGP形成の有効なプローブである可能性を示唆している。

ABSTRACT

We report the first model study of the net charge fluctuations in terms of D-measure within the framework of the Polyakov-Nambu-Jona-Lasinio model. Net charge fluctuation is estimated from the charge susceptibility evaluated using PNJL model. A parameterization of the freeze-out curve has been used to obtain D as a function of sqrt(s). We have discussed our results vis-a-vis recent experimental findings from ALICE collaboration.

研究の動機と目的

• 相対論的重イオン衝突におけるクォーク-グルーオンプラズマ（QGP）形成の信号としてのネット電荷フラクチュエーションを調査すること。
• 自己無撞着な熱力学的枠組み内において、ポリakov-Nambu-Jona-Lasinio（PNJL）モデルを用いてネット電荷フラクチュエーションのD-測度を評価すること。
• モデル予測のDを、さまざまな √s におけるALICEおよびSTAR共同研究の実験データと比較すること。
• Dが、特に凍結条件の下で、部在相の信頼できる信号として機能できるかどうかを評価すること。
• 臨界温度 Tc 付近での温度およびバリオン化学ポテンシャルの変化に伴うDの挙動を検討すること。

提案手法

• PNJLモデルを用いて、温度Tおよびバリオン化学ポテンシャルμBの関数として電荷感受率χQおよび電荷密度nch/T³を計算する。
• D-測度はD = 4χQ / (nch/T³)として計算され、これはネット電荷対粒子比Fのイベントごとのフラクチュエーションから導出される。
• 凍結曲線は、Redlichたるの経験的フィットを用いてパラメータ化され、T(μB)およびμB(√s)を関係づけ、実験的√sを熱力学的状態にマッピングする。
• 熱力学的変数（T, μB, μQ, μS）を√s = 5 GeVから3 TeVにかけて凍結曲線に沿って進化させ、D(√s)を計算する。
• モデルの結果を、ALICE（2.76 TeV Pb-Pb）およびSTAR（19.6–200 GeV）共同研究の実験的D値と比較する。
• フレーバー依存性を評価するために、2フレーバーおよび2+1フレーバーPNJLシナリオの両方を検討する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 PNJLモデルにおいて、ハドロン相とQGP相の両方で、ネット電荷フラクチュエーションのD-測度は特徴的な挙動を示すか？
• RQ2 凍結曲線上での中心系エネルギ―√s に沿ったDの変化はどのようなものか？実験的傾向と一致するか？
• RQ3 閉じ込められた相において、D-測度が自由場理論の上限（D_free ≈ 1）を上回り続ける割合はどの程度か？これはQGP信号に何を示唆するか？
• RQ4 PNJLモデルは、さまざまな√sにおけるALICEおよびSTARが観測した実験的D値を再現できるか？
• RQ5 バリオン化学ポテンシャルおよび温度がD(√s)曲線に与える影響は何か？低温度における非単調な挙動は、QGP信号としての信頼性に影響を与えるか？

主な発見

• 2フレーバー系では√s ≈ 5 GeVでD ≈ 4、2+1フレーバー系ではD ≈ 3.5と低エネルギーで高く、√s ≈ 200 GeVではそれぞれD ≈ 2.6およびD ≈ 2.4に低下し、より高いエネルギーで飽和する。
• モデルは、ALICEおよびSTARの実験データの一般的な傾向と数値範囲に非常に近いD(√s)曲線を予測しており、特に低下および飽和の挙動で良好な一致を示している。
• すべての温度およびμB値においてDは自由場理論の上限（D_free ≈ 1）を上回り続け、ハドロン相において電荷密度の抑制が電荷感受率の抑制よりも顕著であることを示している。
• 低温（約100 MeV）ではDはμBに対して非単調な依存を示し、熱モデルの入力を用いない限りDを直接的な相転移指標として使用する際には注意が必要であることを示唆している。
• すべてのTおよびμBにおいてD/D_free > 1であり、特に高いμBで最大の増幅が観測されており、閉じ込められた相における顕著な媒体効果が示唆される。
• 凍結曲線全体で系はハドロン相に存在しているにもかかわらず、モデルのD値は実験データとよく一致しており、この観測量においてQGP相の明確なDベースのシグネチャがないことを示唆している。