[論文レビュー] Strangeness Saturation: Energy- and System-Size Dependence

J. Cleymans, B. Kämpfer+2 more|ArXiv.org|Dec 23, 2002

Machine Learning in Materials Science被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、相対論的重イオン衝突における奇性の飽和のエネルギー依存性および系サイズ依存性を、熱的統計モデルを用いて調査する。SPSおよびRHICエネルギーにおけるPb+PbおよびAu+Au系において、参加粒子数が増加するに従い、奇性の飽和因子$\gamma_s$が増加することが示され、中央ラピディティ領域のデータでは4$\pi$統合データよりも$\gamma_s$が高くなる。また、RHICにおけるAu+Au衝突において、$f_2$（複数回衝突した参加粒子の割合）が$\gamma_s$のスケーリングを驚くほどよく再現することが判明した。

ABSTRACT

Relativistic heavy-ion collisions lead to a final state which has a higher degree of strangeness saturation than those of elementary collisions. A systematic analysis of this phenomenon, based on the strangeness saturation factor, is made for C+C, Si+Si and Pb+Pb collisions at the CERN SPS collider and for Au+Au collisions at RHIC energies. Strangeness saturation is shown to increase with the number of participants within a colliding system, at both CERN SPS and RHIC energies. The saturation observed in central collisions of lighter nuclei deviates from that seen in peripheral collisions of heavier nuclei with an equivalent participant number, which could be due to the difference in nuclear density.

研究の動機と目的

• 相対論的重イオン衝突における奇性の飽和の系サイズおよびエネルギー依存性を理解すること。
• Pb+PbおよびAu+Au衝突において、完全統合と中央ラピディティ領域のハドロン生成断面積の間の奇性の飽和レベルを比較すること。
• 外縁部のPb+Pb衝突が、軽い核の中心衝突と奇性の飽和において同等であるかどうかを検討すること。
• 核密度および参加粒子のダイナミクスが、$f_2$パラメータを介して奇性生成に与える役割を検討すること。
• 異なる衝突系およびエネルギーにおける熱的モデルパラメータの整合性を評価すること。

提案手法

• ハドロン多重度を記述するために、実験的奇性の飽和因子$\gamma_s$を有するグランドカノニカル熱的モデルを用いる。
• 粒子密度のボルツマン近似を適用し、励起状態にはブライト＝ウィグナー分布を組み込む。
• SPSの中心的C+C、Si+Si、Pb+Pb衝突（158 AGeV）の4$\pi$統合生成断面積およびRHICの$\sqrt{s}_{NN} = 130$ GeVにおけるAu+Au衝突の中央ラピディティ領域生成断面積を分析する。
• すべての系で温度を165 MeVに固定し、小スケール系ではバリオンおよび電荷保存をカノニカル形式で扱う。
• 4$\pi$統合データと中央ラピディティデータの結果を比較し、一貫性を保つために1つの4$\pi$解析で$\phi$粒子を除外する。
• $\gamma_s$の系サイズ依存性をパラメータ化するため、複数回衝突した参加粒子の割合を表す$f_2$パラメータを導入する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SPSおよびRHICエネルギーにおける重イオン衝突において、奇性の飽和因子$\gamma_s$は参加粒子数にどのように依存するか？
• RQ2 外縁部のPb+Pb衝突は、C+CおよびSi+Siの中心衝突と奇性の飽和において同等であるか？
• RQ3 なぜ中央ラピディティ領域の奇性の飽和度が完全統合位相空間よりも高いのか？
• RQ4 $s\bar{s}$対生成を測るヴロブレフスキー因子$\lambda_s$は、衝突エネルギーおよび系サイズに伴いどのように変化するか？
• RQ5 $f_2$パラメータは、RHICにおけるAu+Au衝突における$\gamma_s$の系サイズ依存性を効果的に記述できるか？

主な発見

• Pb+Pb（SPS）およびAu+Au（RHIC）衝突の両方において、参加粒子数が増加するに従い、奇性の飽和因子$\gamma_s$が増加する。
• 参加粒子数が同等の外縁部Pb+Pb衝突と比較して、中心的C+CおよびSi+Si衝突では$\gamma_s$が高いため、同等性からの逸脱が示唆される。
• 中央ラピディティ領域の$\gamma_s$値は、4$\pi$統合データから抽出された値よりも一貫して高く、中央ラピディティ領域で奇性の飽和が強まっていることを示唆する。
• $f_2$パラメータ（複数回衝突した参加粒子の割合）は、RHICにおけるAu+Au衝突の$\gamma_s$の$N_{\rm part}$依存性を非常に良好にパラメータ化する。
• ヴロブレフスキー因子$\lambda_s$は、40から158 AGeVにかけて衝突エネルギーが上昇するに従い減少するが、pp値の0.2よりも高いまま保たれる。
• 158 AGeVにおける中央ラピディティデータから抽出された$\gamma_s$値は、$\phi$粒子を除外して一貫性を確保したにもかかわらず、4$\pi$統合データからの値よりも顕著に高い。