[論文レビュー] Saturation of Elliptic flow at RHIC: Results from the covariant elastic parton cascade model MPC

Dénes Molnár, Miklós Gyulassy|arXiv (Cornell University)|Apr 24, 2001

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 25

ひとこと要約

本研究では、MPC弾性パートンカスケードモデルを用いて、√sNN ≈ 130 GeVにおけるAu+Au衝突における微分的楕円形流れおよび粒子スペクトルをシミュレートした。RHICの実験データを再現するには、通常の弾性断面積を伴う非常に高い初期グルーオン密度（dN/dη ≈ 15,000）か、やや大きな断面積を伴う中程度の密度（dN/dη ≈ 1,000）が必要であり、ローレンツ共変性を満たすには計算的に高価な粒子分割（100～1,000）が必要となる。

ABSTRACT

Differential elliptic flow and particle spectra are calculated using the MPC elastic parton cascade model for Au+Au at Ecm ~ 130A GeV out to p_T ~ 5 GeV/c. The evolution is computed from the parton transport theory, followed by hadronization either via independent fragmentation or by imposing parton-hadron duality. With typical few mb elastic cross sections, very large initial gluon densities, dN/deta ~ 15000, are required to reproduce the preliminary data of STAR and PHENIX at RHIC. Alternatively, the data can be reproduced assuming more moderate dN/deta ~ 1000, but with much larger elastic cross sections. In addition, we show that the computed spectra and elliptic flow are very sensitive to the numerical particle subdivision necessary to retain Lorentz covariance. Computationally demanding parton subdivisions of ~ 100-1000 are required to obtain reliable solutions to the ultra-relativistic transport equation for initial conditions expected at RHIC.

研究の動機と目的

• RHICエネルギーにおける重イオン衝突における楕円形流れの飽和を、共変なパートンカスケードモデルを用いて調査すること。
• 微分的楕円形流れおよび粒子スペクトルに関する実験データを再現するために必要な初期条件とパートン断面積を特定すること。
• 数値的粒子分割が超相対論的輸送シミュレーションにおけるローレンツ共変性に与える影響を評価すること。
• ハドロン化をモデル化する際のパートン-ハドロン双対性および独立したフラグメンテーションの妥当性を評価すること。

提案手法

• MPCモデルは、共変で弾性的なパートンカスケード手法を用いて、超相対論的輸送方程式を解く。
• 初期条件として、RHICにおけるAu+Au衝突を模倣するため、高いグルーオン密度（dN/dη ≈ 15,000 または ≈1,000）を設定する。
• 弾性散乱を用いてパートンの時間発展を計算し、数mb程度の断面積またはより大きな値を用いる。
• ハドロン化は、実験スペクトルと比較するため、独立したフラグメンテーションまたはパートン-ハドロン双対性を用いてモデル化する。
• 輸送解におけるローレンツ共変性を保つために、数値的粒子分割を100～1,000に設定する。
• 微分的楕円形流れおよび横運動量スペクトルを抽出し、予備のSTARおよびPHENIXデータと比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 弾性パートンカスケードを用いて、RHICの楕円形流れおよび粒子スペクトルの実験データを再現するには、どの程度の初期グルーオン密度が必要か？
• RQ2 観測された楕円形流れは、通常の弾性断面積で説明可能か、それとも著しく大きな断面積を要するか？
• RQ3 ローレンツ共変性を維持するために使用する数値的粒子数に、計算されたスペクトルおよび流れはどの程度感度を示すか？
• RQ4 フラグメンテーションとパートン-ハドロン双対性の異なるハドロン化スキームは、最終的な粒子スペクトルにどのように影響するか？
• RQ5 超相対論的パートン輸送シミュレーションで信頼できる解を得るために、最小でどの程度の粒子分割が必要か？

主な発見

• RHICの楕円形流れおよびスペクトルのデータを再現するには、通常の数mb程度の弾性断面積を伴う非常に高い初期グルーオン密度（dN/dη ≈ 15,000）が必要である。
• あるいは、中程度の初期密度（dN/dη ≈ 1,000）を用い、通常の値よりも著しく大きな断面積をとれば、データを再現できる。
• 計算されたスペクトルおよび楕円形流れは、ローレンツ共変性を維持するために使用する数値的粒子数に非常に敏感である。
• 超相対論的輸送方程式において信頼できる解を得るには、粒子分割を100～1,000に設定する必要がある。
• 独立したフラグメンテーションとパートン-ハドロン双対性の両方の手法が、最終スペクトルにおいて一貫した結果をもたらし、輸送モデルの頑健性を示している。
• 数値的解像度への感受性は、相対論的輸送シミュレーションにおける実装の注意深さの重要性を強調している。