[논문 리뷰] Measuring isotropization time of {\em Quark-Gluon-Plasma} from direct photon at RHIC

Lusaka Bhattacharya, Pradip Roy|arXiv (Cornell University)|2008. 12. 08.

High-Energy Particle Collisions Research인용 수 2

한 줄 요약

이 연구는 초기 운동량 이방성과 후기 단계의 횡방향 유량을 포함한 가로운동량 분포를 사용하여 양성자-양성자 충돌에서 쿼크-글루온 플라즈마(QGP)로부터의 직접 광자 수율을 계산한다. 이는 이방성 초기 조건이 등방성 조건보다 PHENIX 실험 데이터를 더 잘 기술함을 보여주며, 이소트로피제이션 시간은 약 1 fm/c로 추정되며, 초기 조건에 거의 의존하지 않는다.

ABSTRACT

We calculate transverse momentum distribution of direct photons from various sources by taking into account the initial state momentum anisotropy of {\em Quark-Gluon-Plasma} (QGP) and late stage transverse flow effects. The total photon yield, calculated for various combinations of initial conditions, transition temperatures, is then compared with the recent measurement of photon transverse momentum distribution by the PHENIX collaboration. It is shown that the presence of such an anisotropy can describe the PHENIX photon data better than the isotropic case. We show that the isotropization time thus extracted remains of the order of 1 fm/c and is almost insensitive to the initial conditions used.

연구 동기 및 목표

• 쿼크-글루온 플라즈마(QGP)의 초기 운동량 이방성이 직접 광자 방출에 미치는 영향을 조사하는 것.
• 이방성 초기 조건이 등방성 조건보다 실험적 광자 데이터를 더 잘 기술하는지 여부를 규명하는 것.
• PHENIX 측정값인 직접 광자 가로운동량 스펙트럼과의 비교를 통해 QGP의 이소트로피제이션 시간을 추출하는 것.

제안 방법

• 초기 상태 운동량 이방성을 포함한 유체역학 시뮬레이션을 사용하여 QGP로부터의 직접 광자 가로운동량 분포를 모델링하는 것.
• 후기 단계의 횡방향 유량 효과를 광자 방출 계산에 통합하는 것.
• 다양한 초기 조건과 전이 온도에 대해 총 광자 수율을 계산하는 것.
• 최신 PHENIX 실험의 직접 광자 가로운동량 분포에 대한 시뮬레이션 광자 스펙트럼과 비교하는 것.
• 적합도의 정도를 사용하여 이방성 초기 조건이 등방성 조건보다 데이터를 더 잘 기술하는지 평가하는 것.
• 이상적 데이터와의 최적 일치를 이끌어내는 초기 상태의 이방성 시간 스케일을 식별함으로써 이소트로피제이션 시간을 추출하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 QGP에 초기 운동량 이방성을 포함시키면 등방성 초기 조건 대비 PHENIX 실험의 직접 광자 데이터 기술에 개선이 이루어지는가?
• RQ2 RHIC에서의 직접 광자 측정을 통해 제약을 받는 QGP의 이소트로피제이션 시간은 무엇인가?
• RQ3 이소트로피제이션 시간은 초기 조건과 전이 온도의 변화에 얼마나 민감한가?
• RQ4 후기 단계의 횡방향 유량 효과가 광자 수율과 실험 데이터와의 비교에 어느 정도의 영향을 미치는가?

주요 결과

• QGP에 초기 운동량 이방성을 포함시키면 등방성 경우보다 PHENIX 측정값인 직접 광자 가로운동량 분포에 더 잘 맞는다.
• 데이터로부터 추출된 이소트로피제이션 시간은 약 1 fm/c로, 다양한 초기 조건 시나리오에서 일관되게 유지된다.
• 이소트로피제이션 시간는 초기 조건과 전이 온도의 변화에 거의 민감하지 않다.
• 이방성과 횡방향 유량 효과를 모두 포함한 광자 수율 계산은 실험 데이터와 향상된 일치를 보인다.