[論文レビュー] Study of Centrality Dependence of Transverse Momentum Spectra of Hadrons and the Freeze-out Parameters at root(sNN) of 62.4 GeV, 130 GeV and 200 GeV

Saeed Uddin, Riyaz Ahmed Bhat+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 5, 2014

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、RHICエネルギー（62.4、130、200 GeV）における中心性クラスにわたるハドロンの横運動量スペクトルおよび急速度分布を記述するために、縦方向および横方向の流れを組み込んだ統計的熱的凍結モデルを用いる。このモデルは、奇妙および二重に奇妙なハイパーロンが非奇妙ハドロンよりも早く凍結することを示し、中心性が小さくなるにつれて運動温度が上昇し、集団的流れが減少することを示しており、高エネルギー域で核透明性が向上していることを示唆している。

ABSTRACT

We attempt to describe the rapidity distribution of P, P-bar, K+ and K- for the most central Au+Au collisions at root(sNN) of 62.4 GeV,130 GeV and 200 GeV. The transverse momentum spectra of strange as well as non-strange hadrons e.g. P, P-bar, K+, K-, Lambda, Lambda-bar, Cascade,Cascade-bar and (Omega + Omega-bar) are studied for the whole centrality classes at all the three RHIC energies. The experimental data of the transverse momentum spectra and the rapidity distributions are well reproduced. This is done by using a statistical thermal freeze-out model which incorporates the rapidity (collision) axis as well as transverse direction boosts developed within an expanding hot and dense hadronic fluid (fireball) till the final freeze-out. We determine the thermo-chemical freeze-out conditions particularly in terms of temperature, baryon chemical potential and collective flow effect parameters for different particle species. The parameters indicate occurrence of freeze-out of the singly and doubly strange hyperon species at somewhat earlier times during the evolution of the fireball. Dependence of the freeze-out parameters on the degree of centrality is also described and it is found that the kinetic temperature increases and collective flow effect decreases with decreasing centrality at all energies studied. The nuclear transparency effect is also studied and it is clear from our model that the nuclear matter becomes more transparent at the highest RHIC energy compared to lower RHIC energies. The contribution of heavier hadronic resonance decay is taken into account.

研究の動機と目的

• 複数のRHICエネルギー（62.4、130、200 GeV）における中心性クラスにわたる識別されたハドロンの横運動量スペクトルおよび急速度分布を記述すること。
• さまざまなハドロン種の熱的および力学的凍結パラメータ（温度、化学ポテンシャル、流れ）を特定すること。
• 凍結条件の中心性依存性およびエネルギーに伴う進化を調査すること。
• ハドロン最終状態における核透明性および励起状態の崩壊寄与の役割を評価すること。

提案手法

• 縦方向および横方向の流れを組み込んだ統計的熱的モデルを、Au+Au衝突におけるハドロンの運動量スペクトル記述に適用する。
• モデルは、熱く密度の高いハドロン媒体から進化する火球におけるブースト不変な縦方向膨張および横方向径方向流れを考慮する。
• 実験データ（p、p̄、K⁺、K⁻、Λ、Λ̄、Ξ、Ξ̄、Ω、Ω̄スペクトル）へのフィットを通じて、凍結パラメータ（温度、バリオン化学ポテンシャル、流れ速度）を抽出する。
• スペクトル計算における重いハドロンの崩壊からの励起状態寄与を含め、データとの一致を向上させる。
• 中心性依存性は、衝突パラメータまたは参加核子数に基づくビンに分割することで分析する。
• 非相互作用媒体の期待値と比較することで、核透明性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 62.4、130、200 GeVのRHICエネルギーにおいて、中心性に応じて凍結温度および集団的流れパラメータはどのように変化するか？
• RQ2 奇妙および二重に奇妙なハドロンは非奇妙ハドロンよりも早く凍結するのか？これはハドロン媒体の進化にどのような含意を持つのか？
• RQ3 衝突エネルギーが上昇するにつれて、媒体の核透明性はどのように変化するか？
• RQ4 崩壊する励起状態の寄与は、観測された横運動量スペクトルにどの程度影響を与えるか？
• RQ5 バリオン化学ポテンシャルの凍結時のエネルギーおよび中心性依存性は何か？

主な発見

• すべての3つのRHICエネルギーにおいて、中心性が小さくなるにつれて運動的凍結温度が上昇しており、より外側の衝突でより高温の火球が形成されていることを示している。
• 集団的流れ効果は中心性が小さくなるにつれて減少しており、外側の衝突で径方向流れが弱くなっていることを示唆している。
• 奇妙および二重に奇妙なハイパーロン（例：Ξ、Ω）は、非奇妙ハドロンよりも早く凍結しており、低い凍結温度によって示されている。
• モデルは、すべての中心性およびエネルギーで、すべての研究対象ハドロン種の実験的横運動量スペクトルおよび急速度分布を良好に再現している。
• 最高のRHICエネルギー（200 GeV）では核透明性が向上しており、中心的衝突における最終状態相互作用が減少していることを示唆している。
• 励起状態の崩壊は、特にΞやΩのような重いハドロンにおいて、観測スペクトルに顕著な寄与を与えている。