[論文レビュー] System-size dependence

J. Cleymans, B. Kaempfer+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 3, 2003

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 12被引用数 9

ひとこと要約

この論文は、相対論的重イオン衝突における奇性の飽和の系サイズ依存性を統計熱力学モデルを用いて調査している。AGS、SPS、RHICエネルギーにおけるC-C、Si-Si、Pb-Pb、Au-Au系において、参加粒子数に伴い奇性の飽和因子γsが線形に増加することを示しており、奇性生成の滑らかな増幅が系サイズに依存することを示している。一方、冷却温度Tとバリオン化学ポテンシャルμBは、すべての中心度クラスでほぼ一定のままである。

ABSTRACT

The final state in The final state in heavy-ion collisions has a higher degree of strangeness saturation than the one produced in collisions between elementary particles like p-p or p-$\bar{p}$. A systematic analysis of this phenomenon is made for C-C, Si-Si and Pb-Pb collisions at the CERN SPS collider and for $Au-Au$ collisions at RHIC and at AGS energies. Strangeness saturation is shown to increase smoothly with the number of participants at AGS, CERN and RHIC energies.

研究の動機と目的

• 相対論的重イオン衝突が、素粒子p-pやp-\bar{p}衝突よりも高い奇性の飽和を示す理由を理解すること。
• 異なる衝突エネルギーおよび核種における系サイズに応じて、特に奇性の飽和がどのように変化するか、熱力学的パラメータの変化を調査すること。
• 中心度が等しい場合、外縁部Pb-Pb衝突が中心部の軽い核種衝突と奇性生成の点で同等であるかどうかを検証すること。
• 中心度依存する粒子生成断面積を記述する統計熱力学モデルの妥当性を検証すること。

提案手法

• 中心部および中心度区間付きC-C、Si-Si、Pb-Pb、Au-Au衝突からの4πおよび中央ラピディティ領域の粒子生成断面積に統計熱力学モデルを適用すること。
• 測定された多重度へのフィットから、化学的冷却のパラメータ（温度Tとバリオン化学ポテンシャルμB）を抽出すること。
• 参加粒子数N_{\text{part}}の関数として奇性の飽和因子γsを計算すること。
• C-C、Si-Si、Pb-Pb、Au-Au系におけるγsの傾向を比較し、系サイズスケーリングを評価すること。
• 有限系における奇性の保存則を考慮するため、カノニカル集合補正を用いること。
• AGSのE895共同研究のデータとSPS/RHIC実験データを、線形増加するγ_s = 0.32 + 0.0015N_{\text{part}}でフィットすること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 重イオン衝突における奇性の飽和因子γ_sは、参加粒子数にどのように依存するか？
• RQ2 SPSおよびRHICエネルギーにおいて、中心度に応じて冷却温度Tとバリオン化学ポテンシャルμBはどの程度変化するか？
• RQ3 参加粒子数が一致する場合、外縁部Pb-Pb衝突は中心部C-CまたはSi-Si衝突と奇性生成の点で同等であるか？
• RQ4 線形に増加するγ_sを用いた統計熱力学モデルは、ΛおよびΞハイパーメソンの中心度依存生成断面積を正確に記述できるか？
• RQ5 有限系におけるカノニカル抑制は、観測された奇性生成断面積を説明する上で果たす役割は何か？

主な発見

• SPSおよびRHICエネルギー下のPb-PbおよびAu-Au衝突において、奇性の飽和因子γ_sは参加粒子数に伴い滑らかで線形に増加する。
• SPSおよびRHICエネルギー下でバリオン化学ポテンシャルμ_Bは中心度に顕著な依存性を示さず、系サイズにかかわらずほぼ一定のままである。
• 冷却温度Tは中心度にほとんど変化せず、RHICデータではわずかに増加する弱い傾向を示すが、μ_Bとは異なっている。
• 中心部C-CおよびSi-Si衝突は、参加粒子数が同等の外縁部Pb-Pb衝突よりも高い奇性の飽和を示しており、奇性生成において同等ではないことが示唆される。
• E895共同研究のAGSデータにおけるΛおよびΞ生成断面積は、γ_s = 0.32 + 0.0015N_{\text{part}}を用いた熱力学モデルでよく再現されており、エネルギー全域で線形傾向が確認された。
• SPSデータの包括的分析[13]により、Tとμ_Bの一貫した基準値が得られ、異なる系において抽出されたパラメータの妥当性が裏付けられた。