[論文レビュー] Search for a mixed phase of strongly interacting matter at the JINR Nuclotron

A. Sissakian, A. S. Sorin+3 more|ArXiv.org|Nov 8, 2005

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 3

ひとこと要約

本論文では、5 AGeVで運航されるJINR Nuclotron加速器を用いて、脱コンfinementおよび手術的対称性回復転移付近の状態を、T–μB相図における動的軌道を用いて、強い相互作用物質の混合相を研究することを提案する。主なシグナルとして、ρおよびσメソンの媒体中での変化、HBT相関、多粒子フラクチュエーションが挙げられ、将来のFAIRおよびNICA実験のパイロットスタディを提供する。

ABSTRACT

A physical program is formulated for new facilities opening in Dubna for acceleration of heavy ions with an energy up to 5 AGeV.

研究の動機と目的

• Nuclotronにおける重イオン衝突を用いて、脱コンフィnementおよび手術的対称性回復転移付近の強い相互作用物質の混合相形成を調査すること。
• FAIRおよびNICA実験の前触れとして、5 AGeV領域におけるハドロン生成特性のエネルギー依存性を調査すること。
• ベクトルメソン（ρ、ω）の媒体中での変化、スペクトル関数（σメソン）、多粒子相関を介して相転移のシグナルを検出すること。
• 低〜中間エネルギー領域における相図マッピングを目的とした、Nuclotronにおける包括的な実験プログラムを確立すること。
• 理論的モデルをデータで検証することで、SIS-100/300およびNICAコライダーにおける将来の高精度研究の基盤を提供すること。

提案手法

• 相空間のT–nBおよびT–μB平面における動的軌道を追跡するために、相対論的3流体流体力学を用いて中心的Au+Au衝突をシミュレートする。
• 二相袋モデルを用いて、脱コンフィnementおよび手術的対称性回復の相境界を推定する。
• Rapp-WambachおよびBrown-Rhoのシナリオを用いて、ρメソンスペクトル関数の媒体中での変化をモデル化する。
• 電子対の不変質量スペクトルを分析して、崩壊するベクトルメソンからの低質量レプトン対を検出することで、高密度物質のプローブとする。
• ハナベリー＝ブロウン＝トゥイス（Hanbury-Brown-Twiss: HBT）相関技術を用いて、放出源の空間的・時間的特徴（サイズ、寿命、凍結時間）を抽出する。
• 中心性スキャンを実施し、多重度、横運動量、流れなどの観測量を分析することで、相転移付近の臨界的挙動を検出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 5 AGeVにおけるNuclotronは、脱コンフィnementおよび手術的対称性回復転移付近のQCD相図の混合相領域にアクセス可能か？
• RQ2 ハドロン生成量、スペクトル関数、多重度フラクチュエーションのエネルギー依存性から、混合相のどのようなシグナルが観測可能か？
• RQ3 ρおよびσメソンの媒体中での変化は、高密度核物質における手術的対称性回復をどのようにプローブするか？
• RQ4 HBT相関および流れ測定は、相転移付近での火球の空間的・時間的進化の変化をどの程度明らかにできるか？
• RQ5 中心性およびビームエネルギースキャンを通じて、Nuclotronで観測される臨界現象および状態方程式の特徴は、強い相互作用物質においてどのように明らかになるか？

主な発見

• 5 AGeVでは、T–μB平面における動的軌道が短時間にわたり混合相領域に達するため、臨界的QCD物質状態へのアクセスが可能であることが示された。
• ρメソンスペクトル関数は、媒体中で幅が広がり、質量がシフトする予測であり、低質量電子対の増加が電子対スペクトルで検出可能である。
• πの手術的パートナーとしてのσメソンは、質量および幅の変化を示すと予測され、手術的対称性回復を示唆する。
• NuclotronにおけるHBT解析は、源のサイズ、寿命、膨張ダイナミクスを解像可能であり、混合相が形成された場合の体積膨張の兆候も示唆される可能性がある。
• 中心性およびエネルギースキャンにおける多重度および横運動量フラクチュエーションは、相転移点付近の臨界的挙動を明らかにする可能性がある。
• 提案されたNuclotronプログラムは、FAIRおよびNICAのパイロット実験として実現可能であり、ハドロンスペクトルおよび相関において測定可能なシグナルが得られると予想される。