[論文レビュー] The in-medium scale evolution in jet modification

Abhijit Majumder|ArXiv.org|Jan 28, 2009

Plasma and Flow Control in Aerodynamics被引用数 17

ひとこと要約

本稿では、密度の高い核物質における複数のグルーオン発生から生じる高次の自己エネルギー補正を組み込んだ、新しい中性子体中DGLAPに類似した崩壊関数の進化方程式を提案する。真空中での進化と次に高い自己エネルギー補正を有する単一グルーオン発生カーネルの再まとめを組み合わせることで、中性子体中での崩壊関数の距離依存性の仮想的性質の進化を可能にし、特にXeのような重い核において、単一発生モデルに比べて深宇宙散乱（DIS）データとの一致が著しく向上する。

ABSTRACT

The in-medium modification of the scale dependence of the fragmentation function in dense matter, brought about by higher twist corrections to the Dokshitzer-Gribov-Lipatov-Altarelli-Parisi (DGLAP) evolution equations, is derived. A phenomenologically motivated resummation is outlined which incorporates the next-to-leading twist single gluon emission kernel along with the vacuum emission kernel and provides an in-medium virtuality evolution of the final fragmentation function of a hard jet propagating through dense matter. The concept of a fragmentation function is generalized to include a dependence on distance traveled in the medium. Following this, numerical implementations are carried out and compared to experimental results on the single inclusive suppression observed in Deep-Inelastic scattering (DIS) off a large nucleus.

研究の動機と目的

• 中性子体修飾崩壊関数におけるスケール進化の欠如を解消すること。これは、重イオン衝突におけるジェットクエンチングのモデル化に不可欠である。
• 単一パートン発生からの高次の自己エネルギー補正を組み込むことで、DGLAP進化形式を密度の高い核物質に拡張すること。
• 仮説的かつ物理的根拠に基づいた中性子体中グルーオン放射の再まとめを構築し、崩壊関数の仮想的性質の進化を捉えること。
• 大スケールの核に対する単一ハドロン包含抑制に関する実験データと予測を比較すること。
• 重い核における核物質の減衰を正確に記述するためには、複数発生と複数散乱を含める必要があることを示すこと。

提案手法

• 密度の高い物質における単一グルーオン発生カーネルからの高次の自己エネルギー補正を含めた一般化されたDGLAP形式を用いて、崩壊関数の中性子体中進化方程式を導出する。
• 中性子体中を通過する距離に依存する崩壊関数を導入し、中性子体中カーネル $ K_{q^{-},M^{2}}(y,\zeta) $ を用いて仮想的性質の進化を組み込む。
• 中性子体構造の入力として、硬球型核密度分布 $ \rho(\zeta) = \rho_0 \theta(R_A - |\zeta|) $ を仮定する。
• 次に高い自己エネルギー発生カーネルの現象論的再まとめを適用し、標準的な真空DGLAPカーネルと組み合わせて、中性子体中シャワー進化をモデル化する。
• 中性子体修飾崩壊関数を用いて、$ ^{20}Ne $、$ ^{84}Kr $、$ ^{132}Xe $ におけるDISの因子化断面積に対して数値的実装を実施する。
• HERMESデータと比較し、単一発生モデルと複数発生モデルの両方をテストし、ハドロン的エネルギー損失を補正する現象論的拡張を含める。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高次の自己エネルギー補正を含めた場合、密度の高い核物質中における崩壊関数のスケール依存性はどのように進化するか？
• RQ2 単一発生モデルに比べて、複数グルーオン発生は、DISにおける核物質の減衰の記述をどの程度改善するか？
• RQ3 再まとめられた中性子体中進化方程式は、大スケール核におけるハドロン抑制の実験データを再現できるか？
• RQ4 ハドロン的エネルギー損失を含めると、理論とデータの一致は小 $ z $ においてどのように変化するか？
• RQ5 異なる核において実験データに適合させるために、ジェットクエンチングパラメータ $ \hat{q}_0 $ の必要な範囲は何か？

主な発見

• 式(7)に示される中性子体中進化方程式による複数発生の組み込みにより、特にXeのような重い核において、核物質の減衰に関する実験データとの一致が顕著に向上する。
• 単一発生モデル（赤破線）は、特に $ z \to 0 $ の領域で、重い核において系統的なずれを示しており、複数発生効果の必要性を示唆している。
• 完全な中性子体中進化モデル（青実線）は、3つの核すべてにおいて、実験データとの一致が著しく向上しており、密度の高い物質中での仮想的性質の進化の重要性を示している。
• 軟らかなグルーオンからの崩壊を抑制する現象論的拡張（緑点線）は、Xeデータとの一致が最も良く、小 $ z $ におけるハドロン的エネルギー損失が無視できない可能性を示唆している。
• 最良のフィットにおける中性子体グルーオン密度 $ \rho_0 $ は、$ \hat{q}_0 \approx 0.06 - 0.18 \, \text{GeV}^2/\text{fm} $ に対応しており、ジェットクエンチング研究からの予想と整合的である。
• 再まとめられた高次の自己エネルギー補正を用いたジェット修飾のモデル化の有効性が実証され、今後の重イオン衝突における応用の基盤が提供された。