[論文レビュー] New features in DPMJET version II.5

J. Ranft|ArXiv.org|Nov 3, 1999

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ひとこと要約

本論文は、二重パートン模型（Dual Parton Model）に基づく高エネルギー強子-強子、強子-核、および核-核衝突のための強化されたモンテカルロイベントジェネレータであるDPMJET-II.5を提示する。主な改善点には、バリオン停止を記述する新しいDPMダイアグラムと、洗練されたGlauber断面積計算が含まれ、核衝突における粒子生成の記述が著しく向上し、2000 TeVに達する超高エネルギー宇宙線への妥当な外挿が可能になった。

ABSTRACT

DPMJET is a Monte Carlo model for sampling of hadron-hadron, hadron-nucleus, nucleus-nucleus and neutrino-nucleus interactions at accelerator and Cosmic Ray energies according to the two-component Dual Parton Model. Here we describe new features in version DPMJET-II.5: Implementation of new DPM diagrams for an improved description of baryon stopping in nuclear collisions and improvements in the calculation of Glauber cross sections. The new diagrams allow two quite different extrapolations of the model to the highest Cosmic Ray energies. The new version of the model is compared to experimental data on hadron-hadron, hadron-nucleus and nucleus-nucleus collisions.

研究の動機と目的

• 新しい二重パートン模型（DPM）ダイアグラムを用いて、核衝突におけるバリオン停止の記述を改善すること。
• 更新された核密度パラメータ化と測定済みの核半径を用いて、Glauber断面積の計算を精緻化すること。
• 中央部および前方断片化領域の両方で整合性を保ちつつ、最高の宇宙線エネルギー（√s = 2000 TeVまで）へのモデルの有効性を拡張すること。
• 固定標的にから衝突器エネルギーにわたる広いエネルギー範囲で、強子-強子、強子-核、および核-核衝突の実験データと整合性を保つこと。
• HEMAS-DPMコードシステムにおける宇宙線カスケードの正確なシミュレーションを支援すること。

提案手法

• バリオン接合ループとカラーレッドクティブなパートンチェーンを明示的にモデル化する新しいDPMダイアグラムを導入し、核衝突におけるバリオン停止を記述する。
• 軽い核に対して古いWoods-Saxon核密度を、測定済みの核半径に基づくパラメータ化に置き換える。
• DTUNUC-IIのXSGLAUルーチンを改変したバージョンを用いて、全断面積、弾性断面積、準弾性断面積、生成断面積を計算する新しいXSECNUCオプションを導入する。
• 高エネルギー領域におけるミニジェット成分に、GRV-LO94の代わりに更新されたGRV-LO-98パートン分布関数を採用する。
• 物理的に不適切なカスケードを抑制するため、形成領域概念とイントラ核カスケード（FZIC）を維持する。
• 数値的安定性を確保するため、パートンシャワリングと崩壊にPYTHIA 6.1（二重精度）を用いる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 二重パートン模型の枠組み内で、核-核衝突におけるバリオン停止をどのようによりよく記述できるか？
• RQ2 Glauber断面積計算の改善は、核相互作用の予測力にどのような効果をもたらすか？
• RQ3 更新されたDPMJET-II.5は、強子-核および核-核衝突の実験データをどの程度正確に再現するか？
• RQ4 超高エネルギー宇宙線（最大2000 TeV）への外挿において、モデルはどの程度の精度で成立するか？
• RQ5 新しいDPMダイアグラムと断面積計算は、HEMAS-DPMフレームワークにおける宇宙線カスケードのシミュレーションを改善できるか？

主な発見

• 新しいDPMダイアグラムは、特に前方断片化領域において、核衝突におけるバリオン停止の記述を顕著に改善した。
• 測定済みの核半径と洗練された密度パラメータ化を用いたGlauber断面積の更新された計算により、核相互作用モデルにおける系統的不確実性が低減された。
• DPMJET-II.5は、固定標的から衝突器エネルギーにわたる広いエネルギー範囲で、強子-強子、強子-核、および核-核衝突の実験データを良好に再現した。
• モデルは、最高の宇宙線エネルギー（2000 TeVまで）への外挿において、2つの異なる挙動を示し、大気シャワー発展の信頼できるシミュレーションを可能にした。
• GRV-LO-98パートン分布関数の導入により、GRV-LO94に比べて高エネルギー領域におけるミニジェット生成の記述が向上した。
• XSECNUCオプションは、シミュレーション用途における精度を向上させた信頼性と柔軟性に優れた核断面積計算ツールを提供した。