[논문 리뷰] Measurement of the distributions of event-by-event flow harmonics in Pb-Pb Collisions at sqrt(s_nn)=2.76 TeV with the ATLAS detector

J. Jia|CERN Document Server (European Organization for Nuclear Research)|2012. 09. 19.

High-Energy Particle Collisions Research참고 문헌 9인용 수 9

한 줄 요약

이 연구는 ATLAS 검출기로 2.76 TeV에서의 Pb-Pb 충돌에서 처음으로 이벤트별(EbE) 흐름 조화분포 $v_n$ ($n=2$–$4$)를 측정한다. 두 개의 하위이벤트 방법과 반응함수를 이용한 편개방식을 통해 중심성 충돌에서는 $v_2$ 분포가 가우시안 변동과 일치하는 반면, $v_3$와 $v_4$는 모든 중심성 범위에서 가우시안임을 발견하였다. 또한, Glauber 및 MC-KLN 초기 기하학 모델은 전체 중심성 범위에서 $v_2$를 설명하지 못함을 확인하였다.

ABSTRACT

The event-by-event distributions of harmonic flow coefficients v_n for n=2-4 are measured in Pb-Pb collisions at sqrt(s_nn)=2.76 TeV with the ATLAS detector, using charged particles with p_T > 0.5 GeV and |η|<2.5. The shape of the v_n distributions is consistent with Gaussian fluctuations in central collisions for v_2 and over the measured centrality range for v_3 and v_4. When these distributions are rescaled to have the same , the resulting shapes are nearly the same for p_T>1 GeV and 0.5

연구 동기 및 목표

• Pb-Pb 충돌에서 $\sqrt{s_{\mathrm{NN}}}=2.76$ TeV 조건 하에서 $n=2$–$4$에 대한 이벤트별(EbE) 흐름 계수 $v_n$의 분포를 측정하기 위해.
• Glauber 및 MC-KLN 모델에서 유도된 초기 기하학 이완도 분포와 EbE $v_n$ 분포를 비교함으로써 초기 상태 변동의 성격을 조사하기 위해.
• $\sigma_{v_n}/\langle v_n\rangle$의 $p_{\mathrm{T}}$ 및 중심성 의존성을 평가하여 유체역학적 반응과 변동의 일반성에 대해 탐색하기 위해.
• 이벤트 평면 방법의 타당성을 검증하기 위해 $v_n^{\mathrm{EP}}$를 $\langle v_n\rangle$ 및 $\sqrt{\langle v_n^2\rangle}$와 비교하여 변동 모델과의 일관성을 시험하기 위해.

제안 방법

• 이벤트별 흐름 계수 $v_n^\mathrm{obs}$ 는 $p_{\mathrm{T}}>0.5$ GeV 및 $|\eta|<2.5$ 조건을 만족하는 충돌 입자의 아자이마탈 분포의 푸리에 전개를 통해 추출된다.
• 반응함수 $p(v_n^\mathrm{obs}|v_n)$ 는 두 개의 하위이벤트(2-SE) 상관관계로부터 유도된 베셀-가우시안 형태로 모델링되며, 검출기 효율성 및 유한한 입자 수 효과를 보정하기 위해 사용된다.
• 2-SE 방법은 대칭적인 $\eta$-하위이벤트($\eta>0$ 및 $\eta<0$)를 사용하여 왜곡 분포를 추정하고, 이를 통해 진짜 $v_n$ 분포를 편개한다.
• 유도된 반응함수를 이용해 관측된 흐름 벡터를 편개함으로써 EbE $v_n$ 분포를 재구성하고, 초기 기하학 모델과의 비교를 가능하게 한다.
• 관측된 $v_n$ 분포는 Glauber 및 MC-KLN 모델에서 유도된 초기 상태 이완도 $\epsilon_2$와 비교되며, 양측 모두 데이터의 $\langle v_2\rangle$와 일치하도록 스케일 조정된다.
• 이벤트 평면 방법 $v_n^{\mathrm{EP}}$ 는 평가되고 $\langle v_n\rangle$ 및 $\sqrt{\langle v_n^2\rangle}$와 비교되어 변동 모델과의 일관성을 시험한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 이벤트별 $v_n$ 분포($n=2$–$4$)는 가우시안 변동과 일치하는가? 그리고 중심성에 따라 어떻게 변화하는가?
• RQ2 $\sigma_{v_n}/\langle v_n\rangle$ 는 $p_{\mathrm{T}}$ 및 중심성에 따라 어떻게 변하는가? 이는 초기 기하학에 대한 유체역학적 반응의 성격에 대해 어떤 함의를 갖는가?
• RQ3 Glauber 및 MC-KLN 모델은 전체 중심성 범위에서 측정된 $v_2$ 분포를 어느 정도 잘 설명하는가?
• RQ4 이벤트 평면 방법 $v_n^{\mathrm{EP}}$ 는 $\langle v_n\rangle$ 및 $\sqrt{\langle v_n^2\rangle}$와 비교해 볼 때 어디에 위치하는가? 이는 기초 변동 구조에 대해 어떤 함의를 갖는가?

주요 결과

• 0–2% 중심성에서 $v_2$ 분포는 가우시안 변동과 일치하지만, $v_3$ 및 $v_4$ 분포는 전체 중심성 범위에서 가우시안 변동과 일치한다.
• $v_2$ 및 $v_3$에 대해 $\sigma_{v_n}/\langle v_n\rangle$ 는 $p_{\mathrm{T}}$에 독립적이며, 이는 初기 기하학 변동에 대한 $p_{\mathrm{T}}$-독립적인 유체역학적 반응을 나타낸다.
• $v_2$의 경우 $\sigma_{v_2}/\langle v_2\rangle$ 는 $\langle N_{\mathrm{part}}\rangle \sim 200$에서 최소값 0.34를 보이며, 이는 약 20–30% 중심성에 해당한다.
• Glauber 및 MC-KLN 초기 기하학 모델은 전체 중심성 범위에서 $v_2$ 분포를 잘 설명하지 못하며, 이는 초기 상태 변동의 전체 복잡성을 반영하지 못하고 있음을 시사한다.
• 이벤트 평면 방법 $v_n^{\mathrm{EP}}$ 는 $\langle v_n\rangle$ 및 $\sqrt{\langle v_n^2\rangle}$ 사이에 위치하며, 중앙 중심성에서 $v_2^{\mathrm{EP}}$ 는 $\langle v_2\rangle$ 에 더 가까이 있고, 외곽 중심성에서는 $\sqrt{\langle v_2^2\rangle}$ 에 가까워진다.
• $v_3$ 및 $v_4$ 분포는 $v_2$보다 모델과 더 잘 일치하지만, 이는 진정한 모델 성공 때문이 아니라 모든 분포에 공통적으로 나타나는 가우시안 형태가 지배하고 있기 때문일 가능성이 높다.