[論文レビュー] Study of multiparticle production by gluon dominance model (Part II)

P. Ermolov, Е. С. Кокоулина+6 more|ArXiv.org|Mar 24, 2005

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、グルーオン優位性モデル（GDM）を、陽子-陽子および陽子-反陽子衝突における多粒子生成に拡張し、クォーク位相とソフト光子放出を組み込むことで、実験データを説明する。モデルは、電荷を帯びたおよび中性の多重度分布を良好に再現し、ブラックボディに類似した放射によって生じる過剰なソフト光子を説明し、光子運動量スペクトルから放射領域のサイズを推定し、RHICおよび固定標的に基づく広いエネルギー範囲の実験データと良好に一致する。

ABSTRACT

The gluon dominance model presents a description of multiparticle production in proton-proton collisions and proton-antiproton annihilation. The collective behavior of secondary particles in $pp$-interactions at 70 GeV/c and higher is studied in the project {\bf "Thermalization"}. The obtained neutral and charged multiplicity distribution parameters explain some RHIC-data. The gluon dominance model is modified by the inclusion of intermediate quark topology for the multiplicity distribution description in the pure $p\bar p$-annihilation at few tens GeV/c and explains behavior of the second correlative moment. This article proposes a mechanism of the soft photon production as a sign of hadronization. Excess of soft photons allows one to estimate the emission region size.

研究の動機と目的

• 高エネルギーハドロン衝突における多粒子生成を記述するため、QCDおよびハドロン化に基づく統一的で現象論的なモデルの構築を目的とする。
• QED予測を上回るソフト光子の観測された過剰を説明することを目的とする。
• 熱的放射モデルを用いて、ソフト光子の放射領域の空間的サイズを推定することを目的とする。
• p-pbar衝突における数10 GeV/cのエネルギー領域で、多重度分布のより良い記述を得るため、中間的クォーク位相をGDMに組み込むことでGDMを改善することを目的とする。
• 理論的予測と実験データとの間の定量的整合性を、多重度分布および2次相関モーメントの両面で達成することを目的とする。

提案手法

• 2段階モデルを用いる：まず初期ハドロンからのグルーオン放出（平均m̄のポisson分布）、次にグルーオンのハドロン化によるクォーク-反クォーク対生成。
• 中性メソン（π⁰）生成を二項分布でモデル化し、中性および荷電メソンの生成確率をそれぞれp₀およびp_cとする。
• p-pbar衝突におけるGDMを、中間的クォーク位相（0、2、4個の荷電π中間子）を導入することで修正し、グルーオン成分とハドロン成分の畳み込みを用いる。
• ソフト光子（p_T ≤ 0.1 GeV/c）の放射をブラックボディに類似したスペクトルでモデル化し、n_γ(T) ∝ T³を用いて光子密度と放射領域サイズを推定する。
• パラメータm̄ = 3.36 ± 0.18、N = 4.01 ± 0.61、n̄^h = 1.74 ± 0.26およびトポロジー比c₀:c₂:c₄ = 15:40:0.05（χ²/ndf = 5.77/4）を用いて実験データにフィットする。
• 軟光子の運動量p_Tに逆比例する関係L ∝ 1/p_Tを用い、放射領域サイズを推定し、p_T = 10 MeV/cでL ≈ 11 fmが得られる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 グルーオン優位性モデルは、数10 GeV/cのp-pbar衝突における多重度分布を記述するためにどのように拡張可能か？
• RQ2 中間的クォーク位相は、粒子多重度の2次相関モーメントを説明するために果たす役割は何か？
• RQ3 高エネルギーハドロン衝突において、QED予測を超えるソフト光子の過剰はなぜ生じるのか？
• RQ4 ソフト光子放出は熱的放射としてモデル化可能か？これは放射領域のサイズにどのような意味を持つのか？
• RQ5 修正されたGDMは、広いエネルギー範囲にわたる実験的多重度分布をどれほど良好に再現できるか？

主な発見

• 69 GeV/cのpp衝突におけるπ⁰中間子の平均多重度は1.036 ± 0.041であり、グルーオン優位性モデルと整合的である。
• モデルはpp相互作用における最大総多重度42（26個の荷電および16個の中性中間子）を予測し、TSTMと整合的である。
• 荷電中間子多重度が低い（n_ch ≤ 10）領域で中性中間子の上限を2n_chに制限することで、モデルは実験データとの一致を向上させ、アンチ・センチアウロイベントを除外する。
• 二項モデルにおけるp_c/p_0 ≈ 1.46から、荷電中間子生成の確率は中性中間子の1.46倍高いと推定される。
• 14.75 GeV/cのp-pbar衝突において、m̄ = 3.36 ± 0.18、N = 4.01 ± 0.61、n̄^h = 1.74 ± 0.26、トポロジー比c₀:c₂:c₄ = 15:40:0.05で実験データにフィットする。
• ソフト光子の放射領域サイズの推定値は、p_T = 10 MeV/cで11 fm、p_T = 50 MeV/cで2.0 fmの範囲であり、ブラックボディに類似した光子密度と運動量スペクトルから導出されたものである。