[論文レビュー] Towards Searching for a Mixed Phase of Strongly Interacting QCD Matter at the JINR Nuclotron

A. Sissakian, A. S. Sorin+3 more|ArXiv.org|Jan 24, 2006

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、金イオン（例：Au）を5 AGeVに加速することで、強い相互作用するQCD物質の混合相を研究するため、JINR Nuclotron加速器の利用を提案している。これは、相転移境界付近の高温・高密度核物質を探索可能にし、FAIRおよびLHC実験の前段階として、手術的対称性の回復と脱コンfinementを調べる独自の機会を提供する。

ABSTRACT

Available experimental data in respect to a possible formation of a strongly interacting mixed phase are outlined. A physical program is formulated for new facilities being opend in Dubna for acceleration of heavy ions with an energy up to 5 AGeV.

研究の動機と目的

• 高温およびバリオン密度が非常に高い条件下での強い相互作用するQCD物質の混合相の形成を調査すること。
• JINR Nuclotronが5 AGeVで動作する場合、QCD相図の混合相領域にアクセスできることを示し、競争的な物理学的到達可能性を提供すること。
• 将来のFAIRおよびLHC実験のパイロットプログラムを提供するため、ハドロン生成および相転移信号のエネルギーおよび中心性依存性を研究すること。
• HBT半径、二重光子生成、および粒子多重度のフラクチュエーションといった実験的シグナルを、混合相のプローブとして探ること。
• 現実的な衝突条件下でのT–nBおよびε–nB平面におけるQCD状態方程式および動的軌道の理論的モデリングを支援すること。

提案手法

• 中心的Au+Au衝突の動的軌道を、さまざまな衝突エネルギー下でのT–nBおよびT–μB平面で、相対論的3流体流体力学を用いてシミュレートする。
• 第一級相転移を含む・含まない2種類の状態方程式（EoS）を比較し、ε–nB平面における混合相領域をモデル化する。
• HBT（ハンブリー・ブラウン＝トゥイス）干渉計測定法を用い、相関関数から源サイズパラメータ（R_out、R_side、R_long）を抽出する。
• 粒子多重度、横運動量スペクトル、および奇妙粒子および共鳴状態粒子の比率のエネルギーおよび中心性依存性を分析する。
• 高バリオン密度下でのベクトルメソン（例：ρ、K*、φ）の媒体中における修正を、二重光子生成を用いてプローブする。
• 角度相関、径方向、方向性、および楕円流、および多重度、電荷、および横運動量のフラクチュエーションを検討し、相転移付近の臨界的挙動を検出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 理論的モデルが予測するように、JINR Nuclotronが5 AGeVでQCD物質の混合相領域にアクセスできるか？
• RQ2 HBT半径およびそのエネルギー依存性は、混合相または第一級相転移の存在をどのように反映するか？
• RQ3 中間エネルギー領域における粒子生成率、スペクトル関数、および二重光子スペクトルにおいて、手術的対称性の回復と脱コンフィネーションのシグナルは何か？
• RQ4 多重度、電荷、および横運動量のフラクチュエーションはエネルギーおよび中心性に応じてどのように変化し、臨界点を示唆する可能性があるか？
• RQ5 現実的な衝突条件下におけるT–nBおよびε–nB平面における動的軌道は、混合相への一時的アクセスをどの程度示唆するか？

主な発見

• 5 AGeVで、ε–nB平面における動的軌道は、第一級相転移を含む状態方程式の場合、測定可能な時間だけ混合相領域に滞在する。
• RHICエネルギー領域では、HBT半径R_out、R_side、R_longがほぼ等しくなることが判明し、R_out/R_side > 1を示唆する強い燃焼状態のクォーク・グルーオンプラズマの予測とは矛盾する。
• 系の進化を検討した結果、5 AGeVでもエネルギー密度およびバリオン密度が十分に高く、特に衝突パラメータb = 2 fmの中心的衝突において、混合相を調べられる。
• 理論的モデリングにより、u、dクォークの質量が大きいと、相転移境界がより高いバリオン化学ポテンシャル側にシフトし、広い混合相ウィンドウが得られると示唆される。
• 多重度、電荷、および横運動量のフラクチュエーションは、相転移付近で非単調な振る舞いを示すと予想され、検出可能なシグナルを提供する。
• 二重光子スペクトルおよびρおよびφメソンの媒体中における修正は、特に高バリオン密度領域で混合相の感受性を示す良好なプローブと予測される。