[논문 리뷰] Two- and Three-Particle Jet-Like Correlations

Jason Glyndwr Ulery|ArXiv.org|2008. 01. 31.

High-Energy Particle Collisions Research참고 문헌 26인용 수 7

한 줄 요약

이 연구는 STAR TPC 데이터를 사용하여 √sNN = 200 GeV에서의 pp, d+Au 및 Au+Au 충돌에서 이중 및 삼중 입자 제트 유사 상관관계를 조사한다. 중심부 Au+Au 충돌에서 원추형 방출의 주요 메커니즘으로 맥스-콘 색수축파가 밝혀졌으며, 방출 각도는 1.39±0.01(stat)±0.04(sys) 라디안으로 측정되었다. 이는 관측된 바리온/메손 상관관계 유사성과 이편 브로드닝으로 인해 기존의 재결합 및 응집 모델에 도전한다.

ABSTRACT

We present results of 2-particle jet-like correlations, with high pT h+- triggers and identified pi+-, p, and pbar triggers in d+Au and Au+Au collisions and 3-particle jet-like azimuthal correlations in pp, d+Au, and Au+Au collisions at sqrt(s)=200 GeV. These results use data from the STAR TPC during RHIC runs II, III, and IV. Modifications in 2-particle correlations are observed in Au+Au collisions. These modifications are not seen in $pp$ or d+Au collisions. This demonstrates that the modifications are due to final state nuclear effects. High pT protons, anti-protons and charged pions are identified by the relativistic rise of dE/dx in the STAR TPC. Correlations of charged hadrons with high pT p, pbar, and pi+- show no discernible difference. The results post challenges to recombination and coalescence models which are otherwise very successful in explaining the large baryon/meson ratio and the splitting of the elliptic flow at intermediate pT. In central Au+Au collisions, the away-side 2-particle correlation is significantly broadened and even double humped in selective kinematic ranges. Three-particle correlations were employed to identify the underlying physics mechanism(s). Results in pp, d+Au and peripheral Au+Au collisions show dijet structure with away-side kT broadening. Results in mid-central and central Au+Au collisions are consistent with a near-side jet and on the away-side a combination of conical emission and large angle gluon radiation and deflected jets. The associated pT independent emission angle suggests Mach-cone shock waves being the underlying physics mechanism for the conical emission. The emission angle is measured to be 1.39+-0.01 (stat.)+-0.04(sys.) in ZDC triggered 0-12% Au+Au data.

연구 동기 및 목표

• 중앙부 Au+Au 충돌에서 관측된 넓어진 이중봉 구조를 가진 이편 상관관계의 배경 물리 메커니즘을 규명하는 것.
• 고pT에서의 바리온과 메손 상관관계를 비교하여 재결합 및 응집 모델의 타당성을 검증하는 것.
• 원추형 방출이 맥스-콘 색수축파인지, 또는 QCD Čerenkov 복사인지 pT에 독립적인 방출 각도를 통해 규명하는 것.
• pp, d+Au 및 Au+Au 시스템을 비교하여 최종 상태 핵력 효과의 역할을 탐색하는 것.
• 다양한 트리거를 사용한 향후 3- 및 4입자 상관관계 연구를 위한 프레임워크를 제공하는 것.

제안 방법

• pp, d+Au 및 Au+Au 충돌에서 고pT h±, π±, p 및 p̄ 트리거를 사용한 이중 및 삼중 입자 앙비상 상관관계를 사용하였다.
• 3입자 상관관계에서 조합 배경을 정규화하기 위해 ZYAM(최소값에서의 영향 없음) 방법을 적용하였다.
• 유동 보정 및 수용율/효율 보정을 이벤트별 유동 및 몬테카를로 시뮬레이션을 사용하여 수행하였다.
• 3입자 상관관계 함수의 비대칭 프로젝션을 피팅하여 방출 각도와 너비를 추출하였다.
• 방출 각도의 pT 의존성을 분석하여 맥스-콘( pT에 독립적)과 Čerenkov( pT에 의존적) 메커니즘 간의 차이를 구분하였다.
• 신호 대 잡음 비율을 향상시키고 체계적 오차를 줄이기 위해 ZDC 트리거를 사용한 중심도 선택 이벤트(0–12%)를 사용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 중앙부 Au+Au 충돌에서 관측된 넓어진 이중봉 구조를 가진 이편 2입자 상관관계의 원인은 무엇인가?
• RQ2 3입자 상관관계에서 관측된 원추형 방출은 맥스-콘 색수축파인지, 아니면 QCD Čerenkov 글루온 복사인지?
• RQ3 방출 각도가 관련 입자의 횡방향 운동량에 따라 달라지는가? 이는 방출 메커니즘에 어떤 함의를 갖는가?
• RQ4 왜 고pT에서의 특정 입자 식별 상관관계에서 바리온-바리온, 바리온-메손, 메손-바리온, 메손-메손 상관관계 간에 유의미한 차이가 관측되지 않는가?
• RQ5 pp, d+Au 및 중앙부 Au+Au 충돌 간의 3입자 상관관계 패턴은 어떻게 다를 수 있으며, 이는 제트-매질 상호작용에 대해 무엇을 드러내는가?

주요 결과

• 0–12% 중심부 Au+Au 충돌에서 원추형 방출의 방출 각도는 1.39±0.01(stat)±0.04(sys) 라디안으로 측정되었으며, 맥스-콘 색수축파와 일치한다.
• 방출 각도가 관련 입자의 pT에 따라 유의미하게 변화하지 않아, QCD Čerenkov 복사로 인한 주요 메커니즘은 아님을 배제한다.
• 중간 중심도 및 중심부 Au+Au 충돌에서 3입자 상관관계는 근측 제트와 이편 원추형 방출, 큰 각도의 글루온 복사 및 굴절된 제트의 조합을 드러낸다.
• 바리온-바리온, 바리온-메손, 메손-바리온, 메손-메손 상관관계 간에 유의미한 차이가 관측되지 않아 재결합 및 응집 모델에 도전한다.
• 이편 2입자 상관관계는 중심부 Au+Au에서 크게 넓어지고 이중봉을 이루지만, pp나 d+Au에서는 그렇지 않아 최종 상태 핵력 효과가 원인임을 시사한다.
• 결과는 맥스-콘 색수축파가 원추형 방출의 주요 메커니즘임을 지지하며, pT에 영향을 받지 않는 방출 각도와 급격한 pT 의존성 부재가 이를 뒷받침한다.