[논문 리뷰] Propagation of heavy baryons in heavy-ion collisions. II: observables and predictions

Santosh K. Das, Juan M. Torres-Rincón외 3명|arXiv (Cornell University)|2016. 04. 19.

High-Energy Particle Collisions Research인용 수 11

한 줄 요약

이 연구는 QGP 및 양성자기에서 랭지에인 역학을 사용하여 RHIC와 LHC에서의 고에너지 충돌에서 $\backslashLambda_c$ 및 $\backslashLambda_b$ 바리온의 핵반응 억제 인자 $R_{AA}$ 와 타원류동 $v_2$ 를 계산한다. 수소화 과정에는 페터슨 분열 함수를 적용한다. $v_2$ 는 강한 억제 및 뚜렷한 양성자기 영향을 받는 반면, $R_{AA}$ 는 양성자기 재결합에 거의 민감하지 않으며, 이는 $\Lambda_c/D$ 와 $\Lambda_b/B$ 비율이 QGP 수소화 메커니즘을 반영함을 시사한다.

ABSTRACT

The drag and diffusion coefficients of heavy baryons ($\Lambda_c$ and $\Lambda_b$) in the hadronic phase created in the latter stage of the heavy-ion collisions at RHIC and LHC energies have been evaluated recently. In this work we compute some experimental observables, such as the nuclear suppression factor $R_{AA}$ and the elliptic flow $v_2$ of heavy baryons at RHIC and LHC energies, highlighting the role of the hadronic phase contribution to these observables, which are going to be measured at Run 3 of LHC. For the time evolution of the heavy quarks in the QGP and heavy baryons in the hadronic phase we use the Langevin dynamics. For the hadronization of the heavy quarks to heavy baryons we employ Peterson fragmentation functions. We observe a strong suppression of both the $\Lambda_c$ and $\Lambda_b$. We find that the hadronic medium has a significant impact on the heavy-baryon elliptic flow whereas the impact of hadronic medium rescattering is almost unnoticeable on the nuclear suppression factor. The last implies that the $\Lambda_c/D$ and $\Lambda_b/B$ ratio should reflect the hadronization mechanism of the QGP.

연구 동기 및 목표

• RHIC 및 LHC 에너지에서의 중성자-중성자 충돌에서 $\backslashLambda_c$ 와 $\backslashLambda_b$ 바리온의 실험적으로 측정 가능한 관측량인 $R_{AA}$ 와 $v_2$ 를 계산하기 위해.
• 특히 LHC의 런 3에서, 양성자기 단계가 무거운 바리온의 최종 관측량에 기여하는 정도를 평가하기 위해.
• 양성자기 영향이 무거운 바리온의 타원류동과 핵반응 억제에 어떻게 영향을 주는지 조사하기 위해.
• $\Lambda_c/D$ 와 $\Lambda_b/B$ 비율이 QGP 수소화 메커니즘의 탐지 수단이 될 수 있는지 판단하기 위해.

제안 방법

• 무거운 쿼크의 QGP 내 시간 진화를 모델링하기 위해 랭지에인 역동학을 사용한다. 무거운 바리온의 양성자기 단계에서도 동일하게 적용된다.
• 무거운 바리온의 양성자기에서의 저항력과 확산 계수를 랭지에인 방정식의 입력으로 사용한다.
• 무거운 쿼크가 $\backslashLambda_c$ 와 $\backslashLambda_b$ 바리온으로 수소화되는 과정을 시뮬레이션하기 위해 페터슨 분열 함수를 적용한다.
• RHIC 및 LHC 에너지에서 중심부 및 외곽부 충돌에서 $\backslashLambda_c$ 와 $\backslashLambda_b$ 의 핵반응 억제 인자 $R_{AA}$ 와 타원류동 $v_2$ 를 계산한다.
• 관측량에 대한 QGP 및 양성자기 단계의 기여를 분리하여, 후자의 영향을 고립적으로 분석한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 RHIC 및 LHC 에너지에서 양성자기 단계가 $\backslashLambda_c$ 와 $\backslashLambda_b$ 바리온의 $R_{AA}$ 에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 양성자기 영향이 무거운 바리온의 타원류동 $v_2$ 에 얼마나 큰 영향을 미치는가?
• RQ3 $\Lambda_c/D$ 와 $\Lambda_b/B$ 비율이 QGP 수소화 메커니즘의 지표가 될 수 있는가?
• RQ4 양성자기에서의 저항력과 확산 계수가 무거운 바리온의 최종 관측량에 어떻게 영향을 주는가?

주요 결과

• $\backslashLambda_c$ 와 $\backslashLambda_b$ 바리온 양측 모두 $R_{AA}$ 에서 강한 억제를 보이며, QGP 및 양성자기에서의 에너지 손실이 뚜렷하다는 것을 시사한다.
• 양성자기 영향은 무거운 바리온의 타원류동 $v_2$ 에 뚜렷한 영향을 미치며, 이는 이방성류동 패atters 를 변화시킨다.
• 양성자기 재결합은 핵반응 억제 인자 $R_{AA}$ 에 거의 영향을 주지 않으며, 이는 $R_{AA}$ 가 주로 QGP 영향에 의해 결정됨을 의미한다.
• $R_{AA}$ 가 양성자기 재결합에 민감하지 않다는 점은, $\Lambda_c/D$ 와 $\Lambda_b/B$ 비율이 주로 QGP 수소화 메커니즘에 의해 결정됨을 시사한다.