[논문 리뷰] The Parton Bubble Model(PBM) is Connected to the Glasma Flux Tube Model(GFTM), and predicts the Ridge and Strong CP violation

S. J. Lindenbaum, R. S. Longacre|ArXiv.org|2008. 09. 12.

High-Energy Particle Collisions Research참고 문헌 8인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 파르톤 버블 모델(PBM)과 글라스마 플럭스 튜브 모델(GFTM)을 연결하여, 200 GeV의 √sNN에서 RHIC Au+Au 충돌에서 제트 트리거가 있는 PBM이 릿지 상관관계를 재현함을 보여준다. 또한 종단 방향 색 전기 및 자기장에 의해 강한 CP 위반을 예측하며, 위상 전하 효과를 탐지하는 4입자 상관관계를 도입한다. 기존 데이터는 색 전기장 정렬에 대해 14σ의 증거를 보여준다.

ABSTRACT

In an earlier paper we developed a Parton Bubble Model (PBM) for RHIC/LHC, based on a substructure of a ring of localized bubbles which initially contain 3-4 partons of almost entirely gluons. A Glasma Flux Tube Model (GFTM) which formed longitudinal flux tubes in the transverse plane of two colliding sheets of Color Glass Condensate (CGC) which pass through one another had been developed. These sheets create boost invariant flux tubes of longitudinal color electric and magnetic fields. A blast wave gives the tubes near the surface transverse flow in the same way it gave flow to the bubbles in the PBM. In this paper we connect the equivalent characteristics of the PBM to the GFTM and show that the intermediate transverse momentum charged-two-particle angular correlations of the most central and highest energy RHIC Au + Au collisions are explained. When one considers a 3-4 GeV/c transverse momentum tagged charged trigger particle in combination with other intermediate transverse momentum charged particles, the ridge correlation is generated and explained. The longitudinal color electric and magnetic fields of GFTM have a non-zero topological charge density $F \widetilde $F. These fields cause a local strong CP violation which effects charged particle production coming from quarks and anti-quarks created in the tube or bubble. We developed four-charged-particle correlations which show this CP effect and accumulate from bubble to bubble independent of whether particles are pushed or pulled and rotated in a right or left handed direction, We demonstrate strong evidence for the predicted color electric field using previously published experimental data. We developed 4 particle correlations for obtaining evidence for the predicted color magnetic field.

연구 동기 및 목표

• 고에너지 중간자 충돌에서 파르톤 버블 모델(PBM)과 글라스마 플럭스 튜브 모델(GFTM) 사이의 이론적 연결을 수립하기 위해.
• 제트 트리거를 적용한 PBM 프레임워크를 사용하여 RHIC 데이터에서 관측된 릿지 현상을 설명하기 위해.
• 종단 방향 색 전기 및 자기장으로부터 기인한 강한 CP 위반에 민감한 예측 가능한 4입자 상관관계 함수를 개발하기 위해.
• 기존 실험 데이터에서 예측된 색 전기장 효과에 대해 강력한 증거가 이미 존재하는지 확인하기 위해.
• 지역적 강한 CP 위반의 존재를 검증하기 위한 실험적 탐색을 위한 새로운 4입자 상관관계를 제안하기 위해.

제안 방법

• 실험적 운동량 조건을 충족시키기 위해, 3–4 GeV/c의 차항 입자로 제트 트리거를 포함한 PBM를 적응시켜 릿지 상관관계를 생성한다.
• 확장하는 화염구 표면에서 국소화된 글루온 뜨거운 점(버블)의 고리에서 발생하는 표면 방출을 모델링하며, 각 버블은 3–4개의 파르톤을 포함하고 주로 글루온에 의해 지배된다.
• PBM와 GFTM 양쪽에서 횡방향 유동을 시뮬레이션하기 위해 블라스트 웨이브 모델을 사용하여 유체역학적 거동의 일관성을 확보한다.
• 반대 전하의 파이온 쌍을 기반으로 한 4입자 상관관계 함수를 도입하여 색 전기 및 자기장으로 인한 CP 위반 효과를 탐지한다.
• 위상 전하와 CP 위반을 모델링하기 위해 F̃F 항(체르니코프-시몬스 밀도)을 적용하며, 이는 필드에 의해 유도된 입자 가속도 및 회전을 수반한다.
• PBM가 생성한 상관관계 함수를 RHIC 데이터, 특히 HBT 및 릿지 측정치와 비교하여 예측의 타당성을 검증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 제트 트리거가 적용된 파르톤 버블 모델(PBM)이 어떻게 Au+Au 충돌에서 릿지 상관관계를 재현하는가?
• RQ2 물리적 구조와 역학적 특성 측면에서 PBM와 글라스마 플럭스 튜브 모델(GFTM) 사이의 연결 고리는 무엇인가?
• RQ3 PBM가 특정한 4입자 상관관계를 통해 종단 방향 색 전기 및 자기장으로 인한 강한 CP 위반을 탐지할 수 있는가?
• RQ4 기존에 발표된 RHIC 데이터에서 예측된 색 전기장 효과에 대해 어떤 실험적 증거가 이미 존재하는가?
• RQ5 제안된 4입자 상관관계는 색 자기장 효과의 실험적 확인을 위한 탐색에 사용될 수 있는가?

주요 결과

• 제트 트리거가 있는 PBM는 √sNN = 200 GeV에서 RHIC Au+Au 충돌의 릿지 상관관계를 실험 데이터와 몇 퍼센트 내외로 재현한다.
• PBM는 작은 ∆η에서 같은 전하의 π⁺ 및 π⁻ 쌍에 대한 색 전기장 유도 정렬에 대해 14σ의 강력한 증거를 제공하는, 같은 전하의 π⁺ 쌍 상관관계 함수의 14σ 강하를 예측한다.
• 모델은 색 전기장이 쿼크-반쿼크 쌍이 빔 축을 따라 분리되게 하여, 위상속도(Δη) 공간에서 정렬된 π⁺ 및 π⁻ 쌍을 유도한다고 예측한다.
• 색 자기장은 쿼크와 반쿼크의 반대 방향 횡방향 운동량 회전을 유도하여 Δpt 공간에서 반대 정렬된 π⁺ 및 π⁻ 쌍을 유도할 것으로 예측되나, 아직 관측되지 않았다.
• 기존의 RHIC 데이터는 예측된 색 전기장 효과에 대해 강력한 실험적 지지를 보이며, 이론적 프레임워크의 타당성을 검증한다.
• 제안된 4입자 상관관계 함수는 입자 유동 방향에 영향을 받지 않으며, 버블을 통해 누적되기 때문에 강한 상호작용에서의 CP 위반을 탐지하는 데 강력한 탐사 수단이 된다.