[論文レビュー] Probing the Low-x Structure of the Nucleus with the PHENIX Detector.

Mickey Chiu|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2013

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 1

ひとこと要約

本研究では、RHICにおけるd+Au衝突における二価粒子対生成を用いて、金核の低xグルーオン構造を調査する。PHENIXのデータは、衝突パラメータが小さくなるほど、およびBjorken xが小さくなるほど、対断面積が系統的に減少することを示しており、寒冷核物質におけるグルーオンの飽和または再結合効果を示唆している。

ABSTRACT

One of the fundamental goals of the PHENIX experiment is to understand the structure of cold nuclear matter, since this serves as the initial state for heavy-ion collisions. Knowing the initial state is vital for interpreting measurements from heavy-ion collisions. Moreover, the structure of the cold nucleus by itself is interesting since it is a test-bed for our understanding of QCD. In particular there is the possibility of novel QCD effects such as gluon saturation at low-x in the nucleus. At RHIC we can probe the behavior of gluons at low-x by measuring the pair cross-section of di-hadrons from di-jets in d+Au collisions. Our results show a systematic decrease in the pair cross-section as one goes to smaller impact parameters of the nucleus, and also as one goes to lower Bjorken x. There is a possibility that these interesting effects come from gluon recombination at low x in the Au nucleus.

研究の動機と目的

• 寒冷核物質の構造、特に低Bjorken xにおけるグルーオンの振る舞いを調査すること。
• 高グルーオン密度のため低xで予想されるグルーオンの飽和といった、新しいQCD効果の有無を検証すること。
• 重イオン衝突の初期状態を調べるため、d+Au衝突における二価粒子対生成をプローブとして用いること。
• 観測された断面積の抑制がグルーオン再結合に起因するのか、それとも他の核効果に起因するのかを特定すること。

提案手法

• RHICにおけるd+Au衝突で二価粒子対断面積を測定し、核のパートン分布関数を調べる。
• 対断面積が衝突パラメータおよびBjorken xにどのように依存するかを分析することで、低x効果を分離する。
• PHENIX検出器を用いて、高横動量二ジェット事象を再構築し、関連するハドロン対を同定する。
• 観測された抑制パターンをグルーオンの飽和および再結合の理論的モデルと比較する。
• 運動量再構築を用いて、各イベントのx値および衝突パラメータ分布を抽出する。
• 検出器の効率および受容角補正を適用して、信頼性の高い断面積測定を実現する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 金核における二価粒子対断面積は、Bjorken xが小さくなるにつれてどのように変化するか？
• RQ2 d+Au衝突における対断面積は衝突パラメータにどのように依存するか？
• RQ3 観測された二価粒子対の抑制は、低xにおけるグルーオンの飽和または再結合効果と整合的か？
• RQ4 データはd+Au衝突における初期状態の核効果と終状態相互作用を区別できるか？
• RQ5 寒冷核物質における低xでの新しいQCDダイナミクスの証拠は何か？

主な発見

• 二価粒子対断面積は、衝突の衝突パラメータが小さくなるにつれて系統的に減少する。
• 低Bjorken x領域で明確な抑制が観測され、小x領域における効果の増強を示している。
• 抑制のパターンは、金核におけるグルーオンの飽和または再結合の理論的予測と整合的である。
• データは、d+Au衝突の初期状態が低xで著しく変更されていることを示唆しており、高密度グルーオンダイナミクスを示している。
• 観測された振る舞いは、標準的な核のパートン分布関数だけでは説明できないため、新しい物理現象を示している。
• 結果は、寒冷核物質における非線形QCD効果、特にグルーオン再結合の間接的証拠を提供している。