[논문 리뷰] Study of Centrality Dependence of Transverse Momentum Spectra of Hadrons and the Freeze-out Parameters at root(sNN) of 62.4 GeV, 130 GeV and 200 GeV

Saeed Uddin, Riyaz Ahmed Bhat외 1명|arXiv (Cornell University)|2014. 12. 05.

High-Energy Particle Collisions Research인용 수 5

한 줄 요약

이 연구는 RHIC 에너지 62.4, 130, 및 200 GeV에서 중심도 클래스에 걸쳐 하드론의 횡방향 운동량 스펙트럼과 빠르기 분포를 기술하기 위해 縦방향 및 횡방향 유량을 포함한 통계적 열 동결아웃 모델을 사용한다. 연구 결과, 이상입자 및 이중 이상입자를 포함한 하드론이 비이상입자 하드론보다 먼저 동결아웃됨을 밝혀내며, 중심도가 감소함에 따라 운동온도는 증가하고 집단적 유량은 감소하고, 높은 에너지에서 핵물질의 투과도가 증가함을 시사한다.

ABSTRACT

We attempt to describe the rapidity distribution of P, P-bar, K+ and K- for the most central Au+Au collisions at root(sNN) of 62.4 GeV,130 GeV and 200 GeV. The transverse momentum spectra of strange as well as non-strange hadrons e.g. P, P-bar, K+, K-, Lambda, Lambda-bar, Cascade,Cascade-bar and (Omega + Omega-bar) are studied for the whole centrality classes at all the three RHIC energies. The experimental data of the transverse momentum spectra and the rapidity distributions are well reproduced. This is done by using a statistical thermal freeze-out model which incorporates the rapidity (collision) axis as well as transverse direction boosts developed within an expanding hot and dense hadronic fluid (fireball) till the final freeze-out. We determine the thermo-chemical freeze-out conditions particularly in terms of temperature, baryon chemical potential and collective flow effect parameters for different particle species. The parameters indicate occurrence of freeze-out of the singly and doubly strange hyperon species at somewhat earlier times during the evolution of the fireball. Dependence of the freeze-out parameters on the degree of centrality is also described and it is found that the kinetic temperature increases and collective flow effect decreases with decreasing centrality at all energies studied. The nuclear transparency effect is also studied and it is clear from our model that the nuclear matter becomes more transparent at the highest RHIC energy compared to lower RHIC energies. The contribution of heavier hadronic resonance decay is taken into account.

연구 동기 및 목표

• 다양한 RHIC 에너지에서 중심도 클래스에 걸쳐 특정 하드론의 횡방향 운동량 스펙트럼과 빠르기 분포를 기술하기 위해.
• 다양한 하드론 종류에 대한 열적 및 역학적 동결아웃 파rameter(온도, 화학적 포텐셜, 유량)를 결정하기 위해.
• 동결아웃 조건의 중심도 의존성과 에너지에 따른 변화를 조사하기 위해.
• 핵물질 투과도와 공명 붕괴 기여가 하드론 최종 상태에 미치는 영향을 평가하기 위해.

제안 방법

• 횡방향 및 종방향 유량을 포함한 통계적 열모델이 Au+Au 충돌에서 하드론의 운동량 스펙트럼 기술에 적용된다.
• 모델은 열적 밀도가 높은 하드론 매질에서 진화하는 불꽃공에서 보존된 종방향 팽창과 횡방향 반경 유량을 고려한다.
• 실험 데이터인 p, p̄, K⁺, K⁻, Λ, Λ̄, Ξ, Ξ̄, Ω, Ω̄ 스펙트럼에 대한 피팅을 통해 동결아웃 파rameter(온도, 양성자 화학적 포텐셜, 유량 속도)가 추출된다.
• 스펙트럼 계산에서 더 무거운 하드론 붕괴에서 기인한 공명 기여가 포함되어 데이터와의 일치도를 향상시킨다.
• 중심도 의존성은 영향력 기준 또는 참여 핵자 수에 따라 충돌를 밴드로 나누어 분석된다.
• 비상호작용 매질에 기반한 예측과 관측된 하드론 수확량을 비교하여 핵물질 투과도가 평가된다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 62.4, 130, 및 200 GeV RHIC 에너지에서 중심도에 따라 동결아웃 온도와 집단적 유량 파rameter는 어떻게 변화하는가?
• RQ2 이상입자 및 이중 이상입자 하드론이 비이상입자 하드론보다 먼저 동결아웃되는가? 이는 하드론 매질 진화에 대해 어떤 함의를 갖는가?
• RQ3 충돌 에너지가 증가함에 따라 매질의 핵물질 투과도는 어떻게 변화하는가?
• RQ4 붕괴하는 공명의 기여가 관측된 횡방향 운동량 스펙트럼에 얼마나 큰 영향을 미치는가?
• RQ5 동결아웃 시의 양성자 화학적 포텐셜은 에너지와 중심도에 따라 어떻게 변화하는가?

주요 결과

• 모든 세 가지 RHIC 에너지에서 중심도가 감소함에 따라 운동온도가 증가하여, 더 외곽성 충돌에서 더 뜨거운 불꽃공이 존재함을 시사한다.
• 집단적 유량 효과는 중심도 감소함에 따라 감소하여, 외곽성 사건에서 더 약한 반경 유량이 존재함을 시사한다.
• 이상입자 및 이중 이상입자 하드론(예: Ξ, Ω)은 비이상입자 하드론보다 더 이른 시점에 동결아웃되며, 낮은 동결아웃 온도로 나타난다.
• 모델은 모든 중심도 및 에너지에서 연구된 모든 하드론 종류에 대해 실험적 횡방향 운동량 스펙트럼과 빠르기 분포를 성공적으로 재현한다.
• 가장 높은 RHIC 에너지(200 GeV)에서 핵물질 투과도가 증가하여, 중심 충돌에서 최종 상태 상호작용이 감소함을 시사한다.
• 공명 붕괴는 특히 Ξ 및 Ω와 같은 더 무거운 하드론의 경우 관측된 스펙트럼에 크게 기여한다.