[論文レビュー] $Υ$ production in p-Pb and Pb-Pb collisions with ALICE at the LHC

G. G. Fronzé|arXiv (Cornell University)|Dec 20, 2016

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、LHCにおける√sNN = 5.02 TeVのp-PbおよびPb-Pb衝突におけるALICE実験のΥ(1S)生成結果を提示する。ミュオンスペンダーディテクタで測定されたμ⁺μ⁻ペアの不変質量再構成を用い、核修飾係数RAAおよびRpPbを測定した。Pb-Pb衝突では中央度依存の抑制が観測され、p-Pb衝突では前方ラピディティにわたる抑制の兆候が得られた。データはエネルギー損失および核シャドウイングを含むモデルと整合的であるが、再生の明確な証拠は得られなかった。

ABSTRACT

ALICE (A Large Ion Collider Experiment) is devoted to the study of heavy-ion collisions at LHC energies. In such collisions a deconfined state of nuclear matter, the Quark-Gluon Plasma (QGP), is formed. Due to their early production, quarkonium states are good probes to study the QGP evolution. Such states are affected by suppression mechanisms which lead to reduced yields with respect to pp and p-Pb collisions, while regeneration phenomena might lead to an enhancement of their production. The latter effects are expected to be negligible at LHC for bottomonium states. The recent ALICE results on $Υ$ production in Pb-Pb collisions at $\sqrt{s_{ m NN}}=5.02\; m{T}e m{V}$ will be presented and compared with previous measurements at $\sqrt{s_{ m NN}}=2.76\; m{T}e m{V}$. A comparison with theoretical calculations will be performed as well. Results obtained in p-Pb collisions at $\sqrt{s_{ m NN}}=5.02\; m{T}e m{V}$ will also be discussed.

研究の動機と目的

• Quark-Gluon Plasma (QGP) の性質を、クォーカー二オン抑制メカニズムを用いて探るため、LHCにおける√sNN = 5.02 TeVのp-PbおよびPb-Pb衝突におけるΥ(1S)生成を研究すること。
• LHCエネルギー領域におけるボトムニアム生成における、冷核物質(CNM)効果、エネルギー損失、および可能性のある再生の役割を調査すること。
• 核シャドウイング、エネルギー損失、および流体力学的効果を含む理論モデルと、実験的RAAおよびRpPb測定値を比較すること。
• √sNN = 5.02 TeVでの結果を、2.76 TeVでの以前の測定値と比較することで、Υ(1S)抑制のエネルギー依存性を評価すること。

提案手法

• ALICEミュオンスペンダーディテクタで検出されたμ⁺μ⁻ペアの不変質量フィッティングによりΥ(1S)を再構成し、ミュオントリガー系にマッチしたトラックを用いる。
• 運動量のカットを適用：−4 < ημ < −2.5、pTμ ≥ 2 GeV/c、および17.6 cm < Rabs < 89.5 cm。信号対背景比を最適化するため。
• 共鳴状態に拡張クリスタルボール関数を組み合わせ、物理的背景（二重指数関数、単一指数関数、またはべき乗則）を用いたフィット関数を用い、信号生成量を抽出する。
• 核修飾係数の公式を用いてRAAを計算する：RAA = NAA / (⟨TAA⟩ · σpp)。σppは√s = 2.76、7、8 TeVにおけるLHCbおよびALICEデータから補間して推定する。
• Glauberフィットを用いて、V0検出器の原始信号振幅から中央度を推定する。
• エネルギー損失（Emerick）、核シャドウイング（Zhou）、および流体力学的効果（Strickland）を含む理論モデルと比較する。η/sやフィードダウン分率などのパラメータを変化させ、不確実性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 √sNN = 5.02 TeVのp-Pb衝突におけるΥ(1S)生成に抑制が見られ、もしあるならば、冷核物質効果と整合的であるか？
• RQ2 √sNN = 5.02 TeVのPb-Pb衝突におけるΥ(1S)のRAAは中央度およびラピディティに依存するか？2.76 TeVのデータと比較するとどうなるか？
• RQ3 エネルギー損失、核シャドウイング、再生を含む理論モデルが、観測されたΥ(1S)抑制パターンをどの程度再現できるか？
• RQ4 LHCエネルギー領域におけるPb-Pb衝突において、RAAの傾向からΥ(1S)の再生の証拠が得られるか？

主な発見

• √sNN = 5.02 TeVのPb-Pb衝突における測定されたΥ(1S)生成量は、1107 ± 70（統計）± 43（系統）の再構成メソンに相当し、2.76 TeVの測定結果と比較して統計的精度が10倍向上した。
• Pb-Pb衝突ではRAAに強い中央度依存性が観測され、より中央に近い衝突でRAAが低下しており、以前の2.76 TeVの結果と整合的である。
• √sNN = 5.02 TeVでのRAA値は2.76 TeVの値よりも系統的に高いが、不確実性内では整合的であり、抑制のエネルギー階層は明確に観測されなかった。
• p-Pb衝突における前方ラピディティでは抑制の兆候が観測されたが、後方ラピディティでは顕著な抑制は観測されず、すべてのテストされたモデルが不確実性内では整合的であった。
• Pb-Pb衝突におけるRAAのラピディティ依存性は、高いyから低いyへ向かって増加傾向を示し、2.76 TeVのデータとは有意な差異を示さず、一部の傾きの不一致を除き、Stricklandモデルとも不確実性内では整合的であった。
• 再生の存在について明確な結論は得られず、再生あり・なしの両方のモデルが不確実性帯内でデータを再現した。