[論文レビュー] Onset of "ridge phenomenon" in AA and pp collisions and percolation string model

O. Kochebina, Г. Феофилов|arXiv (Cornell University)|Dec 1, 2010

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、AAおよびpp衝突における低横運動量近接側リッジの発生が、重なった色ストリングが巨視的クラスターを形成するストリングパーコレーション相転移に起因すると提案する。横方向粒子密度を普遍的スケーリング変数として用いることで、RHICエネルギー全域で一貫した臨界閾値 $ ilde{ ho} \approx 2.6 \pm 0.2$ GeV/fm² を特定し、LHCエネルギーにまで外挿して、$ \sqrt{s} \gtrsim 65$ GeV でpp衝突におけるリッジ様相関の発生を予測する。

ABSTRACT

Detailed study of centrality dependence of low-p_t manifestation of so-called "near-side ridge" phenomenon is reported recently by STAR for all charged hadrons with p_t>0.15 GeV/c from AuAu collisions at 62 and 200 GeV at RHIC[1]. It is indicating the existence of the energy-dependent centrality point where some sudden changes in the correlation pattern are observed. In the present work we use the hypothesis of string percolation phase transition for the description of the onset of this ridge. One may assume that the formation of rather large "macroscopic" clusters composed of several overlapped strings extended in rapidity and localized in azimuth could be one of the possible processes leading to the observed phenomenon. This onset is characterized by some definite ("critical") number of participating nucleons. We use also another physical quantity, transverse particle density, to characterize this threshold behavior, this variable brings the transition points for two energies to coincidence [1]. So parameters of the percolation model are defined at these critical points. Also we use results of our previous calculations[2] for energy of collision 17.3 GeV based on observed threshold of anomalous suppression of J/psi. Obtained parameters are extrapolated to AA and pp collisions for energies over the range 17.3 GeV - 7000 GeV.

研究の動機と目的

• RHICにおけるAuAu衝突における低-$p_t$近接側リッジの発生を、ストリングパーコレーションモデルにおける相転移として説明すること。
• 異なる衝突エネルギー間で転移点を統合する普遍的スケーリング変数（横方向粒子密度 $\tilde{\rho}$）を特定すること。
• パーコレーションモデルをpp衝突に拡張し、高エネルギー領域における長距離相関の発生を予測すること。
• 実験データと理論的パラメータ化を用いて、AAおよびpp系におけるストリング数および臨界ストリング密度 ($\tilde{\eta}^{\text{crit}}$) を推定すること。

提案手法

• 重なり合う色ストリングが高密度で巨視的クラスターを形成するストリングパーコレーションモデルの使用。これにより、新たな粒子放出源が生じる。
• 次元なしのパーコレーションパラメータ $\tilde{\eta} = \frac{\pi r_0^2 N_{\text{str}}}{\langle S \rangle}$ の定義。ここで $r_0$ はストリング半径、$\langle S \rangle$ は重なり面積を表す。
• STARが提供する $AuAu$ 衝突（$\sqrt{s} = 62$ および 200 GeV）の実験データを用いたモデルのキャリブレーション。リッジ幅および振幅の中心性依存性に注目する。
• 全エネルギーで転移点を統合するための普遍的スケーリング変数として、横方向粒子密度 $\tilde{\rho} = \frac{3}{2} \frac{dN_{\text{ch}}/dy}{\langle S \rangle}$ を使用。
• $\sqrt{s} = 17.3$ GeV（$J/\psi$の抑制閾値に基づく）から高エネルギー領域（LHC $pp$ および PbPb）へのモデルパラメータの外挿。
• $dN_{\text{ch}}/d\eta$ データと $1~\text{fm}^2$ の仮定された反応断面積を用いて、$pp$ 衝突におけるストリング数および密度を推定。マルチポメロンモデルとの比較も行う。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 AuAu衝突における特定の中程度でリッジ構造が急激に変化する背後にある物理的メカニズムは何か？
• RQ2 リッジ現象の発生が、異なる衝突エネルギー間で普遍的スケーリング変数によって記述可能か？
• RQ3 パーコレーション転移が発生するストリング密度は何か？ そしてそれは観測可能なリッジ特徴とどのように関係するか？
• RQ4 ストリングパーコレーションモデルは、RHICおよびLHCエネルギー領域のpp衝突における長距離相関の発生を予測可能か？
• RQ5 高エネルギー領域におけるpp衝突におけるストリング数およびその重なりは、AA系と比べてどのように異なるか？

主な発見

• リッジ発生のための臨界横方向粒子密度は $\tilde{\rho}^{\text{crit}} = 2.6 \pm 0.2$ GeV/fm² であり、$\sqrt{s} = 62$ および 200 GeV で転移点を統合する。
• モデルは、$\sqrt{s} = 2.76$ TeV のPbPb衝突において、すべての中程度でリッジ現象が観測可能であると予測する。このとき $\tilde{\rho} \approx 8.3$ GeV/fm² である。
• $\sqrt{s} = 7$ TeV のpp衝突では、推定されたストリング密度 $\tilde{\eta} \approx 5$ は強い重なりを示し、パーコレーションおよび長距離相関の可能性を示唆する。
• $\sqrt{s} = 7$ TeV のpp衝突におけるストリング数は $30 \pm 12$ と推定され、独立したマルチポメロンモデルの推定値と整合的である。
• 臨界点以降の $\tilde{\rho}$ 対 $\tilde{\eta}$ の線形挙動からの逸脱は、ストリングの融合に起因する新たな粒子放出源の出現に起因するとされる。
• モデルは外部推定値と良好に一致しており、$\tilde{\rho}$ が普遍的スケーリング変数としての妥当性を示し、パーコレーション仮説を支持する。