[논문 리뷰] On the Origin of the Multiplicity Fluctuations in High Energy Heavy Ion Collisions

G. V. Danilov, Edward Shuryak|ArXiv.org|1999. 08. 06.

High-Energy Particle Collisions Research인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 CERN의 NA49 실험 데이터를 기반으로 고에너지 중수소 충돌에서 입자 수 밀도 변동의 기원을 분석하기 위해 초기 상태의 불안정성에 대해 '상처 입은 핵자성 모형'을 사용하여 모델링하고, 이와 이전에 스테파노프, 라자갈라팔, 쇼리악이 연구한 최종 상태 상호작용을 결합한다. 이 조합된 접근법은 중심 영역의 PbPb 충돌에 대한 NA49 CERN 데이터를 정량적으로 기술하며, 충돌 과정의 초기 및 최종 단계에서 유사한 기여를 기인한다.

ABSTRACT

Multiplicity fluctuations in heavy ion collisions obtain comparable contributions both from initial stage of the collisions, and from final stage interaction. We calculate the former component, using the ``wounded nucleon'' model and standard assumptions about nuclei and NN cross section. Combining it with the second one, calculated previously by Stephanov,Rajagopal and Shuryak, ref.2, we obtain good quantitative description of experimental data (ref.3) from NA49 collaboration at CERN on central PbPb collisions.

연구 동기 및 목표

• 고에너지 중이온 충돌에서 입자 수 밀도 변동의 기원을 이해하고, 특히 초기 단계와 최종 단계에서의 기여 비율을 규명한다.
• 상처 입은 핵자성 모형과 표준 핵구조 및 NN 단면적 가정을 사용하여 초기 상태 기여를 정량화한다.
• 이전에 계산된 최종 상태 기여와 초기 상태 모형을 결합하여 실험 데이터를 완전히 기술한다.
• CERN에서의 중심 영역 PbPb 충돌에 대한 NA49 협동 연구 데이터를 정량적으로 설명한다.

제안 방법

• 초기 상태의 입자 수 밀도 변동은 '상처 입은 핵자성' 접근법을 사용하여 모델링되며, 입사 및 목표 핵에서의 핵자들이 입자 생성의 독립적 원천으로 간주된다.
• 핵의 밀도 분포와 핵자-핵자(노이트론-노이트론, NN) 단면적에 대한 표준 가정을 적용하여 상처 입은 핵자의 수와 공간 분포를 추정한다.
• 초기 상태의 변동 성분은 핵파동함수의 겹침에서 유도된 상처 입은 핵자 수의 분산을 사용하여 계산된다.
• 최종 상태 기여는 스테파노프, 라자갈라팔, 쇼리악의 이전 연구에서 취득한 것으로, 부분입자 상호작용과 최종 상태 상관관계를 고려한다.
• 총 변동은 통계적 독립성을 가정하여 초기 상태 및 최종 상태 기여를 제곱합의 제곱근으로 합산하여 구한다.
• 조합된 모형은 고에너지 중심 영역 PbPb 충돌에 대한 NA49 협동 연구 실험 데이터와 비교된다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 중심 영역 PbPb 충돌에서 입자 수 밀도 변동의 어느 정도가 충돌의 초기 상태에서 기인하는가?
• RQ2 상처 입은 핵자성 모형에서 유도된 초기 상태 변동이 최종 상태 기여와 정량적으로 어떻게 비교되는가?
• RQ3 초기 및 최종 상태 기여를 통합한 모형이 중심 영역 중이온 충돌에서 관측된 입자 수 밀도 변동을 재현할 수 있는가?
• RQ4 표준 핵구조 및 NN 단면적 가정이 관측된 변동을 어느 정도 설명하는가?
• RQ5 총 변동은 NA49 실험에서 측정된 데이터와 일치하는가?

주요 결과

• 상처 입은 핵자성 모형을 통해 계산된 초기 상태 기여는 최종 상태 변동과 비교할 만큼 유의미하고 정량적으로 유사한 기여를 한다.
• 초기 및 최종 상태 기여를 통합한 조합 모형은 NA49 협동 연구의 실험 데이터를 양호하게 정량적으로 기술한다.
• 초기 상태 변동은 크고 무시할 수 없음을 확인하였으며, 최종 상태 효과가 지배적이라는 가정에 도전한다.
• 모형이 실험 데이터와의 일치는 초기 단계의 변동을 기술하는 데 있어 상처 입은 핵자성 그림의 타당성을 지지한다.
• 결과는 중심 영역 PbPb 충돌에서 총 입자 수 밀도 변동에 대해 초기 단계와 최종 단계가 유사한 기여를 한다는 것을 시사한다.
• 이 연구는 입자 수 밀도 변동을 일관되게 기술하기 위해서는 평형 이전 및 상호작용 이후 역학을 모두 포함해야 한다는 것을 확인한다.