[論文レビュー] The Parton Bubble Model(PBM) is Connected to the Glasma Flux Tube Model(GFTM), and predicts the Ridge and Strong CP violation

S. J. Lindenbaum, R. S. Longacre|ArXiv.org|Sep 12, 2008

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 8被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、パートンバブルモデル（PBM）とグレズマフラックスチューブモデル（GFTM）を結びつけ、ジャットトリガーを伴うPBMが、√sNN = 200 GeVのRHIC Au+Au衝突におけるリッジ相関を再現することを示した。さらに、縦方向の色電場および磁場による強いCP対称性の破れを予測し、位相空間のトポロジカルな電荷効果を検出可能な4粒子相関関数を導入した。既存のデータは、色電場の整列について14σの強力な証拠を示している。

ABSTRACT

In an earlier paper we developed a Parton Bubble Model (PBM) for RHIC/LHC, based on a substructure of a ring of localized bubbles which initially contain 3-4 partons of almost entirely gluons. A Glasma Flux Tube Model (GFTM) which formed longitudinal flux tubes in the transverse plane of two colliding sheets of Color Glass Condensate (CGC) which pass through one another had been developed. These sheets create boost invariant flux tubes of longitudinal color electric and magnetic fields. A blast wave gives the tubes near the surface transverse flow in the same way it gave flow to the bubbles in the PBM. In this paper we connect the equivalent characteristics of the PBM to the GFTM and show that the intermediate transverse momentum charged-two-particle angular correlations of the most central and highest energy RHIC Au + Au collisions are explained. When one considers a 3-4 GeV/c transverse momentum tagged charged trigger particle in combination with other intermediate transverse momentum charged particles, the ridge correlation is generated and explained. The longitudinal color electric and magnetic fields of GFTM have a non-zero topological charge density $F \widetilde $F. These fields cause a local strong CP violation which effects charged particle production coming from quarks and anti-quarks created in the tube or bubble. We developed four-charged-particle correlations which show this CP effect and accumulate from bubble to bubble independent of whether particles are pushed or pulled and rotated in a right or left handed direction, We demonstrate strong evidence for the predicted color electric field using previously published experimental data. We developed 4 particle correlations for obtaining evidence for the predicted color magnetic field.

研究の動機と目的

• 高エネルギー重イオン衝突におけるパートンバブルモデル（PBM）とグレズマフラックスチューブモデル（GFTM）の理論的関連を確立すること。
• ジャットトリガーを用いたPBMフレームワークを用いて、実験的に観測されたRHICデータにおけるリッジ現象を説明すること。
• 縦方向の色電場および磁場に起因する強いCP対称性の破れに敏感な、4粒子相関関数を構築すること。
• 既存の実験的データが、予測された色電場効果に対して強い証拠をすでに示していることを同定すること。
• 色磁場効果の実験的探索のための新しい4粒子相関関数を提案し、局所的な強いCP対称性の破れの存在を検証すること。

提案手法

• 実験的運動量条件に合わせ、3–4 GeV/cの荷電粒子をトリガーとするジャットトリガーを組み込んだPBMを適用し、リッジ相関を生成する。
• 膨張する火球面上に局在化したグルーオンの高温スポット（バブル）から発生する表面からの放射をモデル化し、それぞれのバブルは3–4個のパートン（主にグルーオン）を含む。
• PBMおよびGFTMの両モデルで、流体力学的挙動の整合性を保つために、ブレーストウェーブモデルを用いて横方向の流れを再現する。
• 色電場および磁場に起因するCP対称性の破れ効果を検出可能な、異符号荷電パイオンペアに基づく4粒子相関関数を導入する。
• トポロジカル電荷およびCP対称性の破れをモデル化するため、F̃F項（チェーン＝シモンズ密度）を用い、場に起因する粒子の加速および回転を記述する。
• PBMが生成する相関関数を、特にHBTおよびリッジ測定と照合することで、実験データとの整合性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ジャットトリガーを適用したパートンバブルモデル（PBM）は、どのようにAu+Au衝突におけるリッジ相関を再現するか？
• RQ2 物理的構造および力学的性質の観点から、PBMとグレズマフラックスチューブモデル（GFTM）の間にはどのような関連があるか？
• RQ3 PBMは、特定の4粒子相関関数を通じて、縦方向の色電場および磁場に起因する強いCP対称性の破れを検出可能か？
• RQ4 既存の出版済みRHICデータには、予測された色電場効果に関する強い実験的証拠が既に存在するか？
• RQ5 提案された4粒子相関関数は、色磁場効果の実験的確認のための探索に用いることができるか？

主な発見

• ジャットトリガーを伴うPBMは、√sNN = 200 GeVのRHIC Au+Au衝突において、実験データと数パーセントの誤差内で一致するリッジ相関を再現した。
• PBMは、小さい∆ηにおける同符号パイオン相関関数に14σの谷を予測し、これは色電場に起因するπ⁺とπ⁻ペアの整列を強く支持する証拠である。
• モデルは、色電場がクォークと反クォークペアをビーム軸に沿って分離させ、効果的にプリマリティクェラティチュード（Δη）空間で整列したパイオンを生成すると予測する。
• 色磁場はクォークと反クォークの横方向運動量を逆方向に回転させることが予測され、これによりΔpt空間で反整列したパイオンペアが生じるが、まだ観測されていない。
• 既存のRHICデータは、予測された色電場効果に対して強い実験的支援を示しており、理論的枠組みの妥当性を裏付けている。
• 提案された4粒子相関関数は、粒子の流れの方向に依存せず、バブルを跨いで蓄積されるため、強い相互作用におけるCP対称性の破れを検出する強固なプローブである。