[논문 리뷰] Azimuthal anisotropy of jet particles in p-Pb and Pb-Pb collisions at $ \sqrt{{ extrm{s}}_{ extrm{NN}}} $ = 5.02 TeV

Acharya, Shreyasi, Adamova, Dagmar외 1042명|arXiv (Cornell University)|2022. 12. 23.

High-Energy Particle Collisions Research인용 수 1

한 줄 요약

이 연구는 CERN의 ALICE를 이용하여 √sNN = 5.02 TeV에서 고다양성 p–Pb 및 반중앙 Pb–Pb 충돌에서 제트 입자의 pT-차수의 이방성(azimuthal anisotropy, v2)에 대한 최초의 측정을 제시한다. 새로운 삼입자 상관관계 기법을 통해 저에너지 pT에서 6.8σ의 유의성로 양의 v2가 관측되었으며, 오차 범위 내에서 pT에 독립적이며, 모델의 과대평가에도 불구하고 파arton 상호작용이 핵심 역할을 한다는 것을 시사한다.

ABSTRACT

The azimuthal anisotropy of particles associated with jets (jet particles) at midrapidity is measured for the first time in p-Pb and Pb-Pb collisions at $ \sqrt{{ extrm{s}}_{ extrm{NN}}} $ = 5.02 TeV down to transverse momentum (p$_{T}$) of 0.5 GeV/c and 2 GeV/c, respectively, with ALICE. The results obtained in p-Pb collisions are based on a novel three-particle correlation technique. The azimuthal anisotropy coefficient v$_{2}$ in high-multiplicity p-Pb collisions is positive, with a significance reaching 6.8σ at low p$_{T}$, and its magnitude is smaller than in semicentral Pb-Pb collisions. In contrast to the measurements in Pb-Pb collisions, the v$_{2}$ coefficient is also found independent of p$_{T}$ within uncertainties. Comparisons with the inclusive charged-particle v$_{2}$ and with AMPT calculations are discussed. The predictions suggest that parton interactions play an important role in generating a non-zero jet-particle v$_{2}$ in p-Pb collisions, even though they overestimate the reported measurement. These observations shed new insights on the understanding of the origin of the collective behaviour of jet particles in small systems such as p-Pb collisions, and provide significant stringent new constraints to models.[graphic not available: see fulltext]

연구 동기 및 목표

• √sNN = 5.02 TeV에서 고다양성 p–Pb 및 Pb–Pb 충돌에서 제트와 관련된 입자의 이방성(v2)을 측정하기 위해.
• 최종상태 효과가 최소한일 것으로 예상되는 소형 시스템, 예를 들어 p–Pb 충돌에서 집단적 유사 행동의 기원을 조사하기 위해.
• 소형 시스템에서 제트 입자에 비해 비제로인 v2가 파arton 상호작용 또는 초기상태 효과에 의해 발생하는지 테스트하기 위해.
• AMPT 시뮬레이션과의 비교를 통해 운반 및 유체역학 모델에 대한 엄격한 제약 조건을 제공하기 위해.
• 저전단 에너지에서 제트 입자 이방성의 매개체 효과의 역할을 명확히 하기 위해.

제안 방법

• 제트 재구성에 의한 편향을 피하기 위해 p–Pb 충돌에서 제트 입자의 v2를 추출하기 위해 새로운 삼입자 상관관계 기법을 활용한다.
• p–Pb에서 pT = 0.5 GeV/c, Pb–Pb에서 pT = 2 GeV/c까지의 중간속도 영역에서 제트 입자의 v2를 측정한다.
• 각도 분포에 대한 푸리에 분해를 적용한다: d²N/dpTdϕ = (1/2π)(dN/dpT)[1 + 2∑vn(pT)cos(n(ϕ − Ψn))].
• p–Pb에서 사고 선택 및 v2 추출을 위해 후방 다량도 탐지기(FMD)와 V0 탐지기를 사용한다.
• 결과를 포함된 충전 입자 v2 측정치와 AMPT 모델 예측치와 비교한다.
• 트랙 선택, 사고 혼합, 탐지기 반응 보정 변화를 통한 체계적 오차 추정.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 고다양성 p–Pb 충돌에서 √sNN = 5.02 TeV일 때 제트 입자의 이방성(v2)이 존재하는가? 만약 존재한다면 그 크기와 pT 의존성은 어떻게 되는가?
• RQ2 p–Pb에서 제트 입자의 v2는 Pb–Pb 충돌에서의 포함된 충전 입자 및 재구성된 제트의 v2와 어떻게 비교되는가?
• RQ3 AMPT 모델 예측에 따르면, 파arton 상호작용 또는 초기상태 효과가 소형 시스템에서 비제로인 v2에 얼마나 기여하는가?
• RQ4 왜 p–Pb 충돌에서 제트 입자의 v2는 pT에 독립적인 반면, Pb–Pb 충돌에서는 pT에 의존하는가?
• RQ5 관측된 v2 값은 소형 시스템에서 집단적 행동 형성, 특히 QGP 방울의 가능성에 대해 무엇을 시사하는가?

주요 결과

• 저에너지 pT(pT ≈ 0.5 GeV/c)에서 고다양성 p–Pb 충돌에서 제트 입자에 대해 6.8σ의 유의성으로 양의 v2가 관측되었다.
• p–Pb 충돌에서 제트 입자의 v2는 실험적 오차 범위 내에서 pT에 독립적이며, 이는 Pb–Pb 충돌에서 관측된 pT 의존성 v2와 대조된다.
• p–Pb에서의 v2 크기는 반중앙 Pb–Pb 충돌보다 작아, 소형 시스템에서의 집단 효과가 더 약하다는 것을 시사한다.
• AMPT 모델 예측은 측정된 p–Pb의 v2를 과대평가하며, 파arton 상호작용이 중요하지만 데이터를 완전히 설명하기에는 충분하지 않다는 것을 시사한다.
• 결과는 제트 입자 이방성이 최종상태 효과에 의해만 기인된다고 가정하는 모델을 도전하며, 대신 초기상태 또는 매개체 유도 동역학이 중요하다는 것을 시사한다.
• 이러한 발견은 소형 시스템에서의 집단 행동 모델에 대해 새로운 엄격한 제약 조건을 제공하며, 특히 파arton 상호작용이 v2 생성에 기여하는 역할에 중점을 둔다.