[論文レビュー] Universality of thermal hadron production in pp, p{\bar p} and e^+e^- collisions

F. Becattini|ArXiv.org|Jan 12, 1997

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 9

ひとこと要約

本論文は、pp、p̄p、およびe⁺e⁻衝突における熱的ハドロン生成が、すべての反応タイプおよび質量中心系エネルギーにわたってほぼ一様な温度 ~170 MeV を示すハドロンガス火炎球からのものであり、熱的および部分化学的平衡状態にあると提案している。モデル予測と実験的ハドロン生成度の間の良好な一致は、臨界温度および臨界圧力における普遍的なパートン-ハドロン遷移メカニズムを支持する。

ABSTRACT

It is shown that the hadron production in high energy pp, p{\bar p} and e^+e^- collisions, calculated by assuming that particles originate in hadron gas fireballs at thermal and partial chemical equilibrium, agrees very well with the data. The temperature of the hadron gas fireballs, determined by fitting hadron abundances, does not seem to depend on the centre of mass energy and kind of reaction, having a nearly constant value of about 170 MeV. This finding supports a universal hadronization mechanism in all kinds of reactions consisting in a parton-hadron transition at critical values of temperature and pressure.

研究の動機と目的

• 多様な高エネルギー反応（pp、p̄p、e⁺e⁻）におけるハドロン生成が普遍的な熱的メカニズムに従うかどうかを調査すること。
• ハドロンガス火炎球内の温度および化学的平衡状態が、異なる反応タイプおよび質量中心系エネルギーにわたって一貫しているかどうかを特定すること。
• ハドロン化が臨界温度および臨界圧力におけるパートン-ハドロン遷移を経て進行するという仮説を検証すること。
• 観測されたハドロン生成度を記述する上で、熱的および部分化学的平衡モデルの妥当性を評価すること。

提案手法

• ハドロン生成を、部分化学的平衡状態にある熱化されたハドロンガス火炎球からのものとしてモデル化すること。
• 統計的熱力学を用いて、温度および化学ポテンシャルに基づくハドロン生成度を計算すること。
• pp、p̄p、およびe⁺e⁻衝突におけるさまざまな質量中心系エネルギーでのハドロン生成度の実験データにモデルを適合させること。
• すべての反応タイプにわたる火炎球状態を記述するための普遍的な温度パラメータを用いること。
• 予測されたハドロン比と測定された生成度を比較してモデルの妥当性を検証すること。
• 解析においてレゾナント崩壊および位相空間効果の補正を適用すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高エネルギー衝突におけるハドロンガス火炎球の温度は、反応タイプおよび質量中心系エネルギーに依存しないか？
• RQ2 pp、p̄p、およびe⁺e⁻衝突におけるハドロン生成度は、同一の熱的および部分化学的平衡分布に従うか？
• RQ3 普遍的なパートン-ハドロン遷移メカニズムは、異なる衝突系におけるハドロン生成を説明できるか？
• RQ4 これらの反応におけるハドロン化が起こる臨界温度の値は何か？

主な発見

• pp、p̄p、およびe⁺e⁻衝突において、ハドロンガス火炎球の温度は一貫して ~170 MeV であり、質量中心系エネルギーおよび反応タイプに依存しない。
• モデルが予測するハドロン生成度は、3つの反応タイプすべての実験データと良好に一致する。
• 多様な系にわたるほぼ一定の温度は、普遍的なハドロン化メカニズムを支持する。
• 結果は、初期衝突ダイナミクスにかかわらず、臨界温度および臨界圧力におけるパートン-ハドロン遷移が発生していることに整合する。
• モデルは、単一の温度パラメータを用いて、軽いハドロンおよびストレンジハドロンの両方の生成度をうまく記述している。