[論文レビュー] Understanding the Role of Jet and Underlying Event in p+p and d+Au Collisions from PHENIX at RHIC

J. Jia|arXiv (Cornell University)|Jun 20, 2009

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 1被引用数 4

ひとこと要約

本研究は、高統計のPHENIX RUN8データを用いて、p+pおよびd+Au衝突におけるジェットおよびアンダーレイニングイベント（UE）の修正を調査し、低〜中間の $p_T^{ m sum}$ において、ジェット対生成率にCroninに類似した増幅が見られ、ジェット形状の歪みは顕著でないことを明らかにした。d+AuにおけるUE生成率は、1つのp+pジェット事象と $N_{ m coll}-1$ 個の最小バイアス事象の和を上回っており、冷核物質における初期状態の多重散乱効果が、二発相関において支配的であることを示唆している。

ABSTRACT

Dihadron azimuthal correlation measurements have revealed striking modifications of the jets by the dense medium created in heavy-ion collisions at RHIC. One important question is to what extent the modification can be attributed to cold nuclear matter effects. In this analysis, we carried out a detailed mapping of the correlation patterns using high-statistics RUN8 d+Au minimum bias data. A striking scaling behavior of the jet pair yields is observed at low and intermediate $p_T$. The jet pair yields are found to be enhanced relative to $N_{ m coll}$ scaled p+p jet pair yields. The nuclear modification factor for jet pair yields, $J_{ m dAu}$, seems to scale with $p_T^{ m sum}$= $p_T^a+p_T^b$ (scaler sum), and shows a characteristic Cronin-like enhancement at $p_T^{ m sum}

研究の動機と目的

• RHICにおけるp+pおよびd+Au衝突を用いて、ジェットおよびアンダーレイニングイベント（UE）に及ぼされる冷核物質効果を分離すること。
• ジェット対生成率およびUEの修正が、最終状態の媒体効果によるものか、初期状態の核効果によるものかを特定すること。
• 二項スケーリング（$N_{\rm coll}$）の妥当性を検証し、核環境下での非自明なパートン相互作用を示す乖離を同定すること。
• d+AuにおけるUE生成率の増幅の原因を、特に多重パートン相互作用および初期状態散乱の文脈で調査すること。
• p+A系のより単純な系を用いて、Au+Au衝突におけるジェットクエンチングおよび媒体応答を解釈するためのベースラインを提供すること。

提案手法

• PHENIX RUN8の最小バイアスd+Auおよびp+p衝突から、高統計の二発相関測定を実施した。
• ジェット対生成率を $p_T^{\rm sum} = p_T^a + p_T^b$ で定義し、$p_T$ 範囲にわたるスケーリング行動を調査した。
• d+Auのジェット生成率を $N_{\rm coll}$ スケーリングされたp+p生成率と比較するため、核修正因子 $J_{\rm dAu}$ を計算した。
• p+pおよびd+Auにおけるピラミッドピーク下の非相関対（pedestal yield）を分析し、UE寄与を分離した。
• PYTHIAチューニングおよび理論的モデル（パワー補正、マルチパートン散乱、シャドウイング効果など）とデータを比較した。
• d+Auにおける複数パートン相互作用寄与を調査するため、中心性依存のUEスケーリングを用いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 d+Auにおけるジェット対生成率の増幅が、最終状態の媒体効果ではなく冷核物質効果によるものである割合はどの程度か？
• RQ2 顕著な生成率増幅があるにもかかわらず、d+Auにおけるジェット形状が保持されているのはなぜか？これは、強いジェットクエンチングやフラグメンテーションの変化がないことを示唆する。
• RQ3 d+Auにおけるアンダーレイニングイベント生成率は、1つのp+pジェット事象と $N_{\rm coll}-1$ 個の最小バイアスp+p事象の非同調的和と比べてどうか？
• RQ4 初期状態効果として、多重散乱、パートン分布関数の修正、エネルギー損失のうち、観測された生成率増幅を最もよく説明するのはどれか？
• RQ5 p+pにおけるピラミッド生成率は、標準的なPYTHIAシミュレーションで説明可能か？それとも非摂動的QCD効果がより重要であるか？

主な発見

• d+Auにおいて $p_T^{\rm sum} < 5-7$ GeV/c の領域で、顕著なCroninに類似したジェット対生成率の増幅が観測され、$J_{\rm dAu}$ は $p_T^{\rm sum}$ に従ってスケーリングした。
• d+Auにおけるジェット形状は、p+pと比較して顕著に変化していないため、増幅がジェットクエンチングやフラグメンテーションの変化によるものではないことが示された。
• d+Auにおけるピラミッド生成率は、1つのp+pジェット事象と $N_{\rm coll}-1$ 個の最小バイアスp+p事象の和を上回っており、多重パートン相互作用による非加法的寄与があることを示唆している。
• p+pにおけるピラミッド生成率は、標準的なPYTHIAチューニングで予測された値を上回っており、p+p衝突における非摂動的UEのモデル化に限界があることを示している。
• 冷核エネルギー損失だけではデータを説明できない。なぜなら、それは高-$p_T$生成率を抑制するが、観測されたような抑制は見られないからである。
• 形状の歪みがなく、UE生成率のスケーリング行動が観測される以上、初期状態の多重散乱効果が、観測された生成率増幅の主因であるとされる。