[論文レビュー] Non Identical strange particle correlations in Au-Au collisions at $\sqrt{s_{NN}}=$ 200 GeV from the STAR experiment

G. Renault, the STAR Collaboration|ArXiv.org|Apr 21, 2004

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 12被引用数 12

ひとこと要約

本研究では、STAR実験を用いて、√sNN = 200 GeVにおけるAu-Au衝突において、非同一の奇妙粒子相関の初回測定を報告する。Lednický & Lyuboshitzモデルを用いて、源サイズおよび最終状態相互作用パラメータを抽出する。主な結果として、$\bar{p}$-$\Lambda$相関関数の初回観測（負値）および散乱長パラメータの抽出が得られ、源半径は$1.43 \pm 0.07$ fm、散乱長の虚数部は$1.21 \pm 0.94$ fm（非ゼロ）であることが判明し、$\bar{p}$-$\Lambda$系における強い相互作用効果が示された。

ABSTRACT

Information about the space-time evolution of colliding nuclei can be extracted correlating particles emitted from nuclear collisions. The high density of particles produced in the STAR experiment allows the measurement of non-identical strange particle correlations. Due to the absence of Coulomb interaction, $p-Λ$ and $\bar{p}-Λ$ systems are more sensitive to the source size than $p-p$ pairs. Strong interaction potential has been studied using $p-Λ$, and for the first time, $\bar{p}-Λ$ pairs. The experimental correlation functions have been described in the frame of a model based on the $p-n$ interaction. The first preliminary measurement of $π$ - $Ξ$ correlations has been performed, allowing to extract information about the freeze-out time and the space-time asymmetries in particle emission closely related to the transverse radial expansion and decay of resonances.

研究の動機と目的

• Au-Au衝突における非同一の奇妙粒子相関を√sNN = 200 GeVで測定し、衝突源の時空的進化を調べる。
• $p$-$\Lambda$および$\bar{p}$-$\Lambda$系における最終状態相互作用（FSI）を研究し、$p$-$p$ペアに存在しない核のFSIを特に注目する。
• $\bar{p}$-$\Lambda$相関から散乱長および源サイズパラメータを抽出し、強い相互作用効果および消失チャネルに敏感であることを明らかにする。
• $\pi$-$\Xi$相関の予備的分析を実施し、クーロンFSIおよび共鳴状態の崩壊を検討する。
• ペア純度および運動量分解能が相関関数測定に与える影響を評価し、純度が主要な系統誤差であることを特定する。

提案手法

• 相関関数は、ペアの静止系運動量（$k^*$）における同一イベントと混合イベントの分布を比較することで抽出される。
• Lednický & Lyuboshitzの解析的モデルが適用され、散乱振幅は散乱長（$f_0^s$）および有効範囲（$d_0^s$）でパrameter化されるs波波動関数を用いる。
• 源サイズはガウス分布でモデル化され、半径$r_0$を用いる。相関関数は相対的距離およびスピン状態の平均化が行われる。
• $p$-$\Lambda$系では、三重項および単重項スピン状態を別々に取り入れ、それぞれ$ f_0^s $および$ d_0^s $パラメータを有する。$\bar{p}$-$\Lambda$系ではスピン依存性を無視し、$d_0$をゼロに固定することでパラメータ数を削減する。
• ペア純度（$\lambda$）は、二次的粒子からの汚染を補正するための抑制因子として導入され、$p$-$\Lambda$および$\bar{p}$-$\Lambda$の両方で$\lambda = 0.15$である。
• 純度は、粒子識別効率および$\Lambda$、$\Sigma^+$、$\Xi$、$\Omega$粒子からのフィードダウン寄与を用いて推定される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 √sNN = 200 GeVにおけるAu-Au衝突における粒子放出領域の源サイズは、$p$-$\Lambda$相関からどのように推定されるか？
• RQ2 $\bar{p}$-$\Lambda$系の最終状態相互作用パラメータ（散乱長および有効範囲）は何か？ これらは強い相互作用または消失効果を示唆するか？
• RQ3 $\pi$-$\Xi$相関関数は、クーロン最終状態相互作用および共鳴状態の崩壊をどのように反映するか？
• RQ4 ペア純度が、運動量分解能よりも相関関数測定に与える影響はどの程度か？
• RQ5 $\bar{p}$-$\Lambda$相関関数の非自明な形状が、消失チャネルのような新しい物理現象を明らかにできるか？

主な発見

• $p$-$\Lambda$相関関数はLednický & Lyuboshitzモデルでよく記述され、源半径は$2.71 \pm 0.33$ fm、ペア純度は$0.15$であると得られた。
• $\bar{p}$-$\Lambda$相関関数は、初めて負値であることが観測され、非自明な最終状態相互作用を示している。
• $\bar{p}$-$\Lambda$系では、フィットされた源半径は$1.43 \pm 0.07$ fm、実部の散乱長は$-2.65 \pm 1.26$ fm、虚数部は$1.21 \pm 0.94$ fmであり、強い相互作用および可能ないくつかの消失反応が示唆される。
• $\bar{p}$-$\Lambda$系における散乱長の虚数部は、$\bar{p}$-$p$スピン平均散乱の$0.8$ fmと整合的であり、同様の消失ダイナミクスを示唆している。
• 初歩的な$\pi$-$\Xi$相関関数は、クーロンFSI効果が支配的であり、$k^* \approx 145$ MeV/cに$\Xi^*(1530)$共鳴状態に対応するピークを示した。
• 本研究ではペア純度が主要な系統誤差源であり、運動量分解能よりも強い影響を持つことが判明した。また、汚染由来の残存相関が結果に影響を与える可能性があると指摘された。