[論文レビュー] R_{out}/R_{sid} and Opacity at RHIC

Larry McLerran, Sandra S. Padula|ArXiv.org|May 8, 2002

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 2被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、RHICで実験的に観測された $ R_{\text{out}}/R_{\text{sid}} < 1 $ が、初期に分離する不透明で高温の源からの表面発光に起因すると提案する。共変電流集合形式を用い、黒体に類似した表面発光を伴う1+1次元の縦方向拡張の簡略化モデルを適用することで、著者らは不透明性と初期発光が $ R_{\text{out}} $ を自然に抑制することを示し、横方向の流れや複雑な流体力学を必要とせずにデータの傾向を再現した。

ABSTRACT

One of the most dramatic results from the first RHIC run are the STAR results for pi+- pi+- interferometry. They showed that the ratio of the so-called R_{out} and R_{sid} radii seem to decrease below unity for increasing transverse momentum of the pair (K_T). This was subsequently confirmed by PHENIX, which also extended the K_T range of the measurements. We consider here the effects of opacity of the nuclei on this ratio, and find that such a small value is consistent with surface emission from an opaque source.

研究の動機と目的

• RHICにおける実験的に観測された $ R_{\text{out}}/R_{\text{sid}} < 1 $ を説明すること。これは標準的なHBTモデルが $ R_{\text{out}}/R_{\text{sid}} \sim 2 $ を予測するのと矛盾する。
• 源の不透明性と表面発光が $ R_{\text{out}} $ が $ R_{\text{sid}} $ よりも抑制されるのを説明できるかどうかを調査すること。
• 初期分離と時間に依存する温度がHBT半径の $ K_T $-依存性をどのように決定づけるかを評価すること。
• 完全な流体力学的シミュレーションを用いずに、表面発光と1+1次元の拡張を伴う簡略化モデルがRHICのデータを定量的に記述できるかどうかを検証すること。

提案手法

• 2粒子HBT相関関数を計算するために、発光源の相対論的取り扱いを可能にする共変電流集合形式を用いる。
• 円筒形の源が固定発光時間 $ \Delta t \sim R_T $ を持つ1+1次元の縦方向拡張を経験する簡略化モデルを導入する。
• 2つの極限を検討する：完全に透明な源（体積全体からの発光）と完全に不透明な源（表面からのみ発光）。表面発光は、発光方向と表面法線のなす角 $ \phi $ に比例する $ \cos\phi $ で重み付けされる。
• 高温の表面からの黒体に類似した発光を仮定し、部分子／グルーオンのフラックスとパイオン発光をエネルギー保存則で結びつける。
• 発光時刻の違いに起因する時間遅れを組み込み、$ R_{\text{out}} $ と $ R_{\text{sid}} $ を $ K_T $ の関数として計算する。
• 発光度パラメータ $ \kappa $ を調整することで、STARおよびPHENIXの $ \pi^+\pi^+ $ および $ \pi^-\pi^- $ 組み合わせの予備データと比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 源の不透明性のみで、RHICデータで観測された $ R_{\text{out}}/R_{\text{sid}} < 1 $ を説明できるか？
• RQ2 発光方向依存の $ \cos\phi $-依存発光度が $ R_{\text{out}} $ と $ R_{\text{sid}} $ の $ K_T $-依存性に与える影響は何か？
• RQ3 初期分離が $ R_{\text{out}} $ の抑制に果たす役割は何か？また、流体力学的モデルと比べてどう異なるか？
• RQ4 $ R_{\text{out}}/R_{\text{sid}} $ が $ K_T $ が増加するにつれて減少するのはなぜか？横方向の流れを必要とせずにこれを説明できるか？
• RQ5 初期に高温の表面からの発光が、後期に低温の発光よりも、HBT半径の形状を支配する程度はどの程度か？

主な発見

• 不透明な源の極限では、$ R_{\text{out}} \sim \sqrt{\Delta t^2 (K_T/E_K)^2 + (0.2R_T)^2} $ かつ $ R_{\text{sid}} \sim R_T $ となり、$ \Delta t \sim R_T $ のとき $ R_{\text{out}}/R_{\text{sid}} < 1 $ となる。これはRHICのデータ傾向と一致する。
• 透明な源モデルでは常に $ R_{\text{out}}/R_{\text{sid}} > 1 $ となるため、データを再現するには不透明性が不可欠であることが確認された。
• モデルは $ R_{\text{out}} $ と $ R_{\text{sid}} $ の $ K_T $-依存性を再現しており、$ R_{\text{sid}} $ はほぼ平坦で、$ R_{\text{out}} $ は $ K_T $ に従って減少する。これは $ \kappa = 1 $ 時にSTARおよびPHENIXのデータと一致する。
• 発光の約80％が表面から、主に初期に発生しており、高発光度と高温の表面からの黒体に類似した放射のおかげである。
• 縦方向の分離時間は、標準的な流体力学的モデルよりも顕著に短く、これがRHICにおける源サイズの $ K_T $-依存性が弱いことを説明する助けになる。
• モデルは $ R_{\text{out}}/R_{\text{sid}} $ の比が頑健で次元なしであると示唆しており、モデルの詳細にあまり依存しない。一方、絶対的な半径は時間およびスケールに強く依存するため、初期表面発光を含む完全な動的モデルの必要性が強調される。