[論文レビュー] The role of the local conservation laws in fluctuations of conserved charges

P. Braun‐Munzinger, A. Rustamov+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 5, 2019

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 11

ひとこと要約

本研究では、制約付きアンサンブル（CE）フレームワークを用いて、重イオン衝突における局所的なバリオン数保存が、ネットバリオンフラクチュエーションに与える影響を定量的に調査している。第二積率における局所的保存則の効果は、実験的データがグローバルバリオン数保存によって最もよく記述されることから、LHCエネルギーにおける非臨界的寄与（局所相関由来）は小さいことが示唆される。

ABSTRACT

In this report we present the first quantitative determination of the correlations between baryons and anti-baryons induced by local baryon number conservation. This is important in view of the many experimental studies aiming at probing the phase structure of strongly interacting matter. We confront our results with the recent measurements of net-proton fluctuations reported by the CERN ALICE experiment. The role of local baryon number conservation is found to be small on the level of second cumulants.

研究の動機と目的

• 重イオン衝突における保存量のフラクチュエーションに及ぼす局所的バリオン数保存則の影響を定量化すること。
• 臨界的でない寄与（特に局所的保存則由来）を、ネットバリオン分布の臨界的フラクチュエーションから分離すること。
• 制約付きアンサンブルに基づく理論的予測を、ALICE実験のネットプロトンフラクチュエーションデータと比較すること。
• HIJINGのようなイベントジェネレータが、実験的ネットバリオンフラクチュエーションデータを再現する能力を評価すること。
• 局所的保存則の効果が、有限な受容域測定におけるグランドカノニカルアンサンブル予測からのずれを説明できるかどうかを特定すること。

提案手法

• 本研究では、各イベントにおける正確なネットバリオン数保存を実現するため、カノニカルアンサンブル（CE）の分配関数を用い、修正ベッセル関数を用いて制約を記述している。
• 平均バリオン数と反バリオン数が等しい（⟨NB⟩ = ⟨N_B̄⟩ = 50）10^7件のイベントをシミュレートし、正確な保存則下での積率を計算している。
• 有限な受容域は、急速度相関窓Δy_corrを導入することでモデル化されており、バリオンと反バリオンがその急速度差がΔy_corr/2以内に収まる場合にのみ相関する。
• グローバル保存則はΔy_corr = ∞に対応し、より小さい値は限定された急速度窓における局所的保存則効果を表す。
• 受容率αとΔy_corrの関数として、正規化第二積率⟨κ₂(B−B̄)⟩を計算し、ALICEデータと比較している。
• イベントごとのシミュレーションにおける相関の強さをテストするため、HIJINGジェネレータをベンチマークとして用いている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LHCエネルギーにおける重イオン衝突において、局所的バリオン数保存則は、ネットプロトンフラクチュエーションの第二積率にどの程度の影響を及ぼすか？
• RQ2 局所的保存則の効果は、グランドカノニカルアンサンブル予測からの実験的ネットプロトンフラクチュエーションデータのずれを説明できるか？
• RQ3 相関窓Δy_corrは、有限受容域におけるネットバリオンフラクチュエーションの抑制にどのように寄与するか？
• RQ4 HIJINGイベントジェネレータは、実験的データが示すネットバリオンフラクチュエーションのパターンを再現するのに適しているか？
• RQ5 観測されたネットバリオン積率に、グローバル保存則と局所的保存則のどちらが相対的に寄与しているか？

主な発見

• ネットプロトンフラクチュエーションの正規化第二積率は、グローバルバリオン数保存（Δy_corr = ∞）によって最もよく記述されており、実験的データは誤差の範囲内で一致している。
• Δy_corr < 5の値では、ALICEデータと一致しない予測が得られ、これはΔy_corrが小さい場合に局所的保存則効果が強すぎるということを示している。
• データはΔy_corr ≥ 5と整合的であり、局所的バリオン数保存則が第二積率に小さなまたは無視できる影響しか与えないことを示唆している。
• Δy_corr = 2を仮定するHIJINGジェネレータは、実験的データを低く見積もっており、相関構造が強すぎるため、測定結果と整合しないことが示された。
• 結果から、LHCエネルギーにおける第二順位のネットバリオンフラクチュエーションでは、局所的保存則由来の非臨界的寄与は小さいことが示唆される。
• 本研究では、グローバルバリオン数保存則が、中間急速度領域におけるネットバリオンフラクチュエーションを記述するのに十分であり、局所的効果は小さな役割にとどまることを確認した。