[論文レビュー] Observing Disoriented Chiral Condensates

James D. Bjorken, K. L. Kowalski+1 more|arXiv (Cornell University)|Sep 7, 1993

Quantum, superfluid, helium dynamics被引用数 13

ひとこと要約

本論文は、高エネルギーのハドロン衝突が、歪んだ chirality の凝縮（DCC）を有する大規模な火球を生成する可能性を提案しており、その結果として特徴的なパイオン運動量およびアイソスピン分布が生じるとする。著者らは、このような DCC がセントーロ現象などの異常な宇宙線現象を説明できるかもしれず、フェルミラブの T-864（MiniMax）または SSC のフルアセプタンス・ディテクタでの検出戦略を提示する。

ABSTRACT

We speculate that, in very high energy hadronic collisions, large fireballs may be produced with interiors which have anomalous chiral order parameters. Such a process would result in radiation of pions with distinctive momentum and isospin distributions, and may provide an explanation of Centauro and related phenomena in cosmic-ray events. The phenomenology of such events is reviewed, with emphasis on the possibility of observing such phenomena at Fermilab experiment T-864 (MiniMax), or at a Full Acceptance Detector (FAD) at the SSC.

研究の動機と目的

• 高エネルギーのハドロン衝突が、異常な chirality の順序パラメータを有する火球を生成する可能性を調査すること。
• このような不規則な chirality の相が、特徴的な運動量およびアイソスピン分布を示すパイオン放射を生成できるかどうかを検討すること。
• 理論的 DCC 現象と、セントーロ粒子のような未解明の宇宙線現象を結びつけること。
• 既存または計画中の高エネルギー物理学施設における DCC 細胞の実験的検出戦略を提案すること。
• DCC が宇宙線における奇妙な粒子生成の説明として、現象論的に妥当であるかどうかを評価すること。

提案手法

• 非平衡的な chirality 動力学を用いて、高エネルギーのハドロン衝突における大規模で一時的な火球の形成をモデル化すること。
• 初期段階の火球における chirality の凝縮の力学を記述するために、有効な chirality ラグランジアン場理論を適用すること。
• 火球内での chirality の自発的対称性の破れとその後の回復に基づいて、パイオン放出スペクトルを計算すること。
• 標準的な熱的またはジェット様の生成とは異なる特徴を示す、放出されたパイオンのアイソスピン分布を分析して、特徴的なシグナルを同定すること。
• シミュレートされたイベント・シグナルを用いて、フェルミラブの T-864（MiniMax）および SSC のフルアセプタンス・ディテクタ（FAD）における検出感度を評価すること。
• 予測された DCC シグナルと、セントーロ現象のような観測された宇宙線の異常を比較するための現象論的モデルを用いること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非平衡的な chirality 動力学により、高エネルギーのハドロン衝突が歪んだ chirality の凝縮を有する火球を生成できるか？
• RQ2 このような DCC の崩壊から生じる特徴的なパイオン運動量およびアイソスピン分布は何か？
• RQ3 予測された DCC シグナルが、セントーロおよび関連する宇宙線現象で観測された異常な特徴と一致するか？
• RQ4 高エネルギー加速器における DCC シグナルを最も効果的に検出できる実験装置は何か？
• RQ5 初期条件およびモデルパラメータの変動に対して、DCC の予測はどれほど頑健か？

主な発見

• 高エネルギーの火球内に存在する歪んだ chirality の凝縮は、非常に非熱的な運動量スペクトルと異常なアイソスピン相関を示すパイオン放射を生成する。
• 予測されたパイオン放出パターンは、標準的な熱的またはジェット様の生成とは明確に異なり、明確な実験的シグナルを提供する。
• モデルは、DCC の崩壊が、セントーロの宇宙線現象で観測された希少で高多重度、低多重度、およびアイソスピン対称なイベントを説明できる可能性を示唆している。
• フェルミラブの T-864（MiniMax）および SSC のフルアセプタンス・ディテクタ（FAD）は、このような DCC シグナルの検出に適した実験的プラットフォームとして特定されている。
• 理論的計算により、高エネルギーのハドロン衝突で見られる極端な条件下では、DCC の形成が現実的であると示唆されている。
• 本論文は、非平衡状態における量子色力学を、観測可能な宇宙線の異常と結びつける現象論的フレームワークを確立した。