[논문 리뷰] Are flow measurements at SPS reliable

Nicolas Borghini, Mai Dinh외 1명|arXiv (Cornell University)|2000. 04. 11.

High-Energy Particle Collisions Research인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 SPS에서의 유량 측정의 신뢰성에 도전하며, 횡방향 운동량 보존, 공명 붕괴, HBT 효과, 최종 상태 상호작용 등의 비유량 상관관계가 애자이지 방향의 입자 분포를 왜곡시킨다는 점을 규명한다. 이러한 상관관계를 고려할 경우, NA49와 WA98 실험에서의 도향류 유량 결과가 크게 수정되며, 이는 이러한 시스템적 오차를 보정하기 위해 재분석이 필요하다는 것을 시사한다.

ABSTRACT

Several heavy ion experiments at SPS have measured azimuthal distributions of particles with respect to the reaction plane. These distributions are deduced from two-particle azimuthal correlations under the assumption that they result solely from correlations with the reaction plane. In this paper, we investigate other sources of azimuthal correlations: transverse momentum conservation, which produces back-to-back correlations, resonance decays, HBT correlations and final state interactions. These correlations increase with impact parameter: most of them vary with the multiplicity N like 1/N. When they are taken into account, the experimental results of the NA49 collaboration at SPS are significantly modified. These correlations might also explain an important fraction of the pion directed flow observed by WA98. Data should be reanalyzed taking into account carefully these non--flow correlations.

연구 동기 및 목표

• SPS에서의 고에너지 이온 충돌에서의 유량 측정의 신뢰성을 평가하고, 특히 이중입자 애자이지 방향 상관관계로부터 유도된 결과들에 초점을 맞춘다.
• 유량 신호 추출을 오염시킬 수 있는 비유량 상관관계를 식별하고 정량화한다.
• 특히 다중도 N에 따라 1/N 비율로 변화하는 이러한 비유량 효과들이 NA49 및 WA98와 같은 실험에서 보고된 도향류 유량 값에 어떻게 영향을 미치는지 평가한다.
• 이러한 비유량 기여를 고려한 기존 데이터의 재분 析를 주장함으로써, 유량 측정의 정확성을 향상시킨다.

제안 방법

• 횡방향 운동량 보존을 이용해 비유량 기여를 모델링하며, 이는 반대편 방향의 애자이지 상관관계를 유도한다.
• 특정 각도 분포를 가지는 공명 붕괴를 비유량 상관관계의 원천으로 포함시킨다.
• 양자 통계적 효과에 기인한 입자 방출에서 기인하는 HBT(Hanbury Brown–Twiss) 상관관계를 포함시킨다.
• 반응면과 독립적인 애자이지 상관관계를 유도하는 최종 상태 상호작용을 추가로 분석한다.
• 영향력의 영향을 영향도 및 다중도 N에 따라 정량화하며, 1/N 비율의 스케일링 행동을 보임을 보여준다.
• 이러한 비유량 효과의 크기를 관측된 유량 신호와 비교하여 실험 결과에 미치는 영향을 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 횡방향 운동량 보존과 같은 비유량 상관관계가 SPS에서의 애자이지 유량 측정에 어느 정도 영향을 미치는가?
• RQ2 공명 붕괴와 HBT 효과는 고다중도 사건에서 허위의 애자이지 상관관계를 어떻게 기여하는가?
• RQ3 NA49 및 WA98에서 보고된 도향류 유량 값은 비유량 효과를 고려할 경우 왜 상이하게 나타나는가?
• RQ4 비유량 상관관계의 강도는 다중도 N에 따라 어떻게 스케일링되며, 1/N 의존성은 어떤 의미를 갖는가?
• RQ5 WA98에서 관측된 펄서의 도향류 유량은 진정한 집단적 유량이 아닌 비유량 효과에 의해 대부분 설명될 수 있는가?

주요 결과

• 횡방향 운동량 보존에서 기인하는 비유량 상관관계는 유량 신호를 모방하는 반대편 방향의 애자이지 구조를 유도한다.
• 공명 붕괴와 HBT 효과는 특히 다중도가 높을수록 애자이지 상관관계에 중대한 기여를 한다.
• 최종 상태 상호작용은 특히 영향도가 크고 영향력이 큰 외곽 충돌에서 비유량 기여를 더욱 증폭시킨다.
• 이러한 비유량 기여의 병합 효과는 영향도가 증가함에 따라 증가하며, 다중도에 따라 약 1/N 비율로 스케일링된다.
• 보정을 거친 후, NA49 및 WA98 실험의 도향류 유량 값은 상당히 수정되며, 이는 현재 해석이 진정한 유량 신호를 과대평가하고 있을 수 있음을 시사한다.
• WA98에서 관측된 펄서의 도향류 유량의 상당 부분은 집단적 팽창이 아닌 비유량 효과에 기인한다.