[논문 리뷰] Comparison of the space-time extent of the emission source in $d$$+$Au and Au$+$Au collisions at $\sqrt{s_{NN}}=200$ GeV

A. Adare, S. Afanasiev외 520명|arXiv (Cornell University)|2014. 04. 21.

High-Energy Particle Collisions Research인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 √sNN = 200 GeV에서 d+Au 및 Au+Au 충돌에서 입자 발산원의 시공간적 크기를 한버리 브라운-트위스트(Hanbury Brown-Twiss, HBT) 간섭측정을 통해 비교한다. HBT 반지름이 초기 기하학적 크기 R̄에 대해 선형적으로 스케일링됨을 발견하여, 최종 상태의 산란에 의해 유도된 유체역학적 유사 집단적 팽창이 작고 큰 시스템 모두에서 유사한 역학을 보임을 시사한다.

ABSTRACT

Two-pion interferometry measurements in $d$$+$Au and Au$+$Au collisions at $\sqrt{s_{NN}}=200$ GeV are used to extract and compare the Gaussian source radii R$_{ m out}$, R$_{ m side}$, and R$_{ m long}$, which characterize the space-time extent of the emission sources. The comparisons, which are performed as a function of collision centrality and the mean transverse momentum for pion pairs, indicate strikingly similar patterns for the $d$$+$Au and Au$+$Au systems. They also indicate a linear dependence of R$_{ m side}$ on the initial transverse geometric size $\bar{R}$, as well as a smaller freeze-out size for the $d$$+$Au system. These patterns point to the important role of final-state rescattering effects in the reaction dynamics of $d$$+$Au collisions.

연구 동기 및 목표

• 작은 시스템인 d+Au에서 큰 Au+Au 충돌과 유사한 시공간 역학을 보이는지 조사하기 위해.
• Au+Au에서 알려진 최종 상태의 산란 효과가 d+Au의 발산원 기하학에 영향을 미치는지 확인하기 위해.
• 다양한 충돌 시스템과 에너지에서 HBT 반지름이 初기 횡방향 기하학적 크기 R̄에 따라 스케일링되는지 테스트하기 위해.
• 고다중도 입자 충돌에서의 유체역학적 유사 팽창의 일반성 평가하기 위해.
• HBT 반지름과 기하학적 스케일링을 통해 작은 시스템에서의 집단적 역학에 대한 증거 제공하기 위해.

제안 방법

• √sNN = 200 GeV에서 d+Au 및 Au+Au 충돌에서 이중입자 운동량 상관관계를 통해 HBT 반지름 R_side, R_out, R_inv 측정하기.
• 이중입자 상관관계 함수에 대한 가우시안 소스 모델을 적용하고, 이를 통해 발산원 크기 추출하기.
• 다양한 시스템에서 횡방향 질량 mT 및 평균 횡방향 운동량 kT에 따른 HBT 반지름 비교하기.
• 참가 중일 뉴클론 수 N_part로부터 추정한 初기 기하학적 크기 R̄에 따라 HBT 반지름을 그림으로 표시하여 기하학적 스케일링 적용하기.
• d+Au, Au+Au, Pb+Pb 시스템 전반에서 R_side 및 R_inv가 R̄에 대해 선형 피팅을 통해 스케일링 행동 테스트하기.
• τ ∝ R̄ 및 유체역학적 스케일링 패tern을 예측하는 이론 모델과 결과 비교하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 √sNN = 200 GeV에서 d+Au 및 Au+Au 충돌은 입자 발산원의 시공간적 크기가 유사한가?
• RQ2 d+Au, Au+Au, Pb+Pb 시스템 전반에서 HBT 반지름이 初기 기하학적 크기 R̄에 따라 일관되게 스케일링되는가?
• RQ3 최종 상태의 산란 효과가 d+Au 충돌의 발산원 기하학에 어느 정도 기여하는가?
• RQ4 관측된 R̄ 스케일링은 작은 시스템인 d+Au에서의 유체역학적 유사 집단적 팽창을 지지하는가?
• RQ5 유사한 N_part 및 kT 조건에서 d+Au의 HBT 반지름은 Au+Au와 정량적으로 어떻게 비교되는가?

주요 결과

• √sNN = 200 GeV에서 d+Au 및 Au+Au 충돌 모두에서 HBT 반지름 R_side 및 R_inv가 초기 기하학적 크기 R̄에 대해 선형적으로 스케일링됨을 확인함.
• d+Au 및 Au+Au 시스템 간의 R_side 대 R̄ 관계 기울기가 유사하여, 유사한 팽창 역학을 나타냄.
• √sNN = 2.76 TeV에서의 Pb+Pb 시스템에서는 R_side 대 R̄ 기울기가 더 크며, 더 높은 에너지에서의 빠른 팽창과 일치함.
• 관측된 R̄ 스케일링은 집단적 이방성 유동의 1/R̄ 스케일링과 일치하여, 유체역학적 행동을 지지함.
• d+Au와 Au+Au 간의 HBT 반지름 패턴 유사성은 최종 상태의 산란이 두 시스템 모두에서 지배적인 역할을 함을 시사함.
• 결과는 유체역학적 유사 집단적 팽창이 큰 시스템에만 국한되지 않고, d+Au와 같은 작은 시스템에도 확장될 수 있음을 시사함.