[論文レビュー] Propagation of broad meson resonances in a BUU type transport model: Application to di-electron production

H.W. Barz, B. Kämpfer+2 more|ArXiv.org|May 17, 2006

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 2被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、中性子星状物質の効果を反映するためのBRoBUUというBUU型輸送モデルを用いて、C(2 AGeV) + C衝突における二電子生成をシミュレートした。時間に依存するテスト粒子による自己エネルギー効果の伝播を通じて、幅広い$ρ$および$ω$中間子の媒体修飾スペクトル関数を組み込んだ。特に$ρ$中間子に$-200$ MeVの質量シフトを加えることで、HADES実験データとの一致が向上し、$ρ$中間子の二電子生成断面積が低下し、不変質量スペクトルにショルダー構造が現れる可能性が示された。

ABSTRACT

We apply a BUU type transport model for the interpretation of the di-electron invariant mass spectrum measured by the HADES collaboration for the reaction C(2 AGeV) + C. Our model incorporates the propagation of broad meson resonances emerging from the decay of baryon resonances.

研究の動機と目的

• 密度の高い核物質効果を考慮した輸送モデルを用いて、C(2 AGeV) + C衝突におけるHADESの二電子不変質量スペクトルを解釈すること。
• 媒体中における幅広い中間子励起状態（$\rho$, $\omega$）が、二電子放出に与える役割を調査すること。
• 特に質量シフトや幅の変化を含む媒体誘起スペクトル関数の変化が、二電子スペクトルに与える影響を評価すること。
• 実験データ（検出器の受容性および運動量フィルタ効果を含む）とモデル予測を比較すること。

提案手法

• BRoBUU輸送コードは、核子および励起状態に密度依存および運動量依存の平均場を含むBoltzmann-Ühling-Uhlenbeck方程式を解く。
• テスト粒子が1体分布関数を表し、連立偏微分積分方程式を確率的解法で扱えるようにする。
• ベクトル中間子のスペクトル関数は、自己エネルギーの時間発展に基づく時間に依存する質量方程式（式4）を用いて動的に進化させる。
• 中間子生成は、バリオン励起状態（$N^*$, $\Delta$）の崩壊を通じてモデル化され、状態空間およびスペクトル関数依存性を含む（式5）。
• パウリの禁制および媒体中自己エネルギーを組み込み、$\mathrm{Re}\Sigma^{\mathrm{ret}}$は平均場と関連づけ、$\mathrm{Im}\Sigma^{\mathrm{ret}} \propto \hat{\Gamma}$とする。
• HADESの受容性および運動量カットを反映するフィルタを適用し、実験的検出効率とエネルギー分解能を模擬する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 媒体中における$ρ$および$\omega$中間子の修飾が、C(2 AGeV) + C衝突における二電子不変質量スペクトルにどのように影響を与えるか？
• RQ2 密度の高い物質中におけるベクトル中間子の幅広がりと質量シフトは、真空中のパラメータと比較して、予測される二電子生成断面積にどの程度の変化をもたらすか？
• RQ3 HADESの二電子スペクトルに観測されたショルダー構造は、媒体修飾$ρ$中間子スペクトル関数によって説明可能か？
• RQ4 $\pi^0$および$\eta$のダリーツ崩壊の生成断面積は、モデル予測とTAPS測定値とでどの程度一致するか？

主な発見

• 媒体修飾を組み込むと、$ρ$中間子の二電子生成断面積が顕著に減少し、特に$-200$ MeVの質量シフトがその主因である。
• 媒体中効果の組み込みにより、特に低不変質量領域でHADESデータとの一致が向上し、$ρ$寄与成分にショルダー構造が示唆された。
• $\pi^0$ダリーツ崩壊寄与は良好に再現された（700 mb 対 測定値 707 $\pm$ 72 mb）、一方$\eta$生成はわずかに低く見積もられた（20 mb 対 25 $\pm$ 4 mb）。
• 時間に依存するテスト粒子質量によるスペクトル関数の進化により、凍結状態に達する際に励起状態が真空中の形に近づくことが確認され、伝播スキームの妥当性が裏付けられた。
• モデルは$ρ$中間子の質量シフトが二電子スペクトルに強く影響することを示したが、その効果は仮定された基本的生成断面積に敏感であることが判明した。
• $\omega$中間子のスペクトル関数は衝突中に動的に進化し、テスト粒子が真空中の質量に回復することが図1および図2で示された。