[論文レビュー] Toward UrQMD Model Description of pp and pC Interactions at High Energies

V. Uzhinsky|arXiv (Cornell University)|Aug 3, 2013

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 4被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、UrQMDバージョン3.3とNA61/SHINEおよびNA49共同研究の高エネルギーppおよびpC衝突データとの間の不一致を調査している。η中間子の崩壊を含んでも、20–80 GeVにおけるパイオン生成が不足しているため、モデルパラメータの再チューニングと低質量の回折的崩壊の組み込みが、実験データの正確な記述に不可欠であることが示唆される。

ABSTRACT

It is found that UrQMD model version 3.3 does not describe NA61/SHINE Collaboration data on π-meson production in pp interactions at energies 20 - 80 GeV. At the same time, it describes quite well the NA49 Collaboration data on the meson production in pp and pC interactions at 158 GeV. The Collaborations do not consider feedback of η-meson decays. All versions of the UrQMD model assume that η-mesons are "stable". An inclusion of the decays into calculations leads to 2--3 % increase of the meson production which is not enough for description of the data. Possible ways of the model improvements are considered. Conclusions of the paper are: accounting of η-meson decays is not essential for a description of experimental data; a new tuning of the UrQMD model parameters is needed for a successful description of pp and pC interactions at high energies; inclusion of the low mass diffraction dissociation in the UrQMD model would be desirable.

研究の動機と目的

• UrQMDモデルバージョン3.3が高エネルギーppおよびpC衝突を記述する際の欠陥を特定すること。
• モデル内のメソン生成スペクトルに及ぼすη中間子の崩壊の影響を評価すること。
• 二体反応断面積の修正または低質量回折的崩壊の組み込みが、実験データとの一致を改善できるかどうかを評価すること。
• FAIRおよびNICA施設におけるハドロン衝突の正確なシミュレーションのための今後のモデルチューニングおよび実装の指針を示すこと。

提案手法

• UrQMD 3.3のシミュレーションと、NA61/SHINEおよびNA49共同研究によるppおよびpC衝突におけるパイオン、カイオン、陽子スペクトルの実験データの比較。
• 崩壊分岐比の修正とイベントループ論理による崩壊の強制を介して、UrQMDコード内にη中間子の崩壊を実装。
• 中心迅速度スペクトルに対する感度をテストするため、二体反応断面積を3分の1に系統的に低減。
• Fritiofモデルにおけるエネルギー依存性の抑制を補うために、単一回折的崩壊の確率を固定の50%に設定。
• ppおよびpC衝突における陽子スペクトルのシミュレーションを行い、標的および飛翔体断片化領域の構造を分析。
• 迅速度空間にデータを再プロットすることで、異なる運動的領域（飛翔体断片化対標的断片化）からの寄与を明確にする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 20–80 GeVにおけるppおよびpC衝突において、η中間子の崩壊を考慮することで、UrQMDモデルのパイオン生成記述が顕著に改善されるか？
• RQ2 158 GeV/cでNA49データと良好な一致を示すにもかかわらず、なぜUrQMD 3.3モデルは20–80 GeVにおけるNA61/SHINEのπ⁻生成データを記述できないのか？
• RQ3 UrQMDにおける二体反応断面積を低減することで、低エネルギー域における中間迅速度パイオンスペクトルとの一致が向上するか？
• RQ4 ppおよびpC衝突における陽子およびパイオンスペクトルを正しく記述するには、低質量回折的崩壊の組み込みが不可欠か？
• RQ5 ppとpC衝突における陽子スペクトルのモデル予測は、二体反応および回折的プロセスの影響をどのように反映しているか？

主な発見

• η中間子の崩壊を組み込むとメソン生成が2–3%増加するが、これはNA61/SHINEデータとの不一致を解消するには不十分である。
• デフォルトパラメータを用いたUrQMD 3.3モデルは、20–80 GeVにおけるNA61/SHINEのπ⁻生成データを記述できないが、158 GeV/cでNA49データとは良好な一致を示す。
• 二体反応断面積を3分の1に低減すると、20–80 GeVにおけるデータとの一致が向上するが、158 GeV/cでは過剰に予測してしまう。
• 単一回折的崩壊確率を50%に固定することで、158 GeV/cにおけるNA49データとの一致が向上し、Fritiofモデルの高エネルギー域におけるエネルギー依存性の抑制が物理的に不自然である可能性を示唆する。
• モデルは、二体反応または低質量回折の結果として、pp衝突において低角度および約2 GeV/cの広い陽子ピークを予測するが、ppとpn衝突の寄与が等しいpC衝突ではこの特徴が抑制される。
• 迅速度空間にデータを再プロットすることで、低角度パイオンデータ（θ < 60 mrad）が飛翔体断片化領域由来であることが明らかになり、高角度データは中央生成由来であることが判明する。