[論文レビュー] A model for gluon production in heavy-ion collisions at the LHC with rcBK unintegrated gluon densities

Javier L. Albacete, Adrian Dumitru|arXiv (Cornell University)|Nov 23, 2010

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 3被引用数 61

ひとこと要約

本論文は、LHCにおける重イオン衝突におけるグルーオン生成を記述するため、走るカップリング・バリツキー＝コフチェゴフ（rcBK）非統合グルーオン分布を用いた$k_t$-因子化モデルを提示する。$\gamma = 1.119$ の修正McLerran-Venugopalan初期条件を採用することで、特に$\sqrt{s} = 2.76$ TeVにおける中央部Pb+Pb衝突において、LHCデータのチャージド粒子多重度および横運動エネルギーとの一致が向上し、以前の実装と比較して小$x$領域におけるグルーオンスペクトルの不一致が解消される。

ABSTRACT

This note is a physics manual for a recent numerical implementation of k_t-factorization with running-coupling BK unintegrated gluon distributions. We also compile some results for Pb+Pb collisions at \sqrt{s} = 2.75 TeV, such as predictions for the centrality dependence of the charged particle multiplicity and transverse energy. The model can further be used to obtain initial conditions for hydrodynamic simulations of A+A collisions at the LHC.

研究の動機と目的

• rcBK（走るカップリングBK）非統合グルーオン分布を用いて、LHCにおける重イオン衝突におけるグルーオン生成の現象論的妥当なモデルの構築を目的とする。
• rcBK進化の初期条件を精緻化することで、A+A衝突における小$x$物理学の記述を改善することを目的とする。
• LHCにおけるA+A衝突の流体力学的シミュレーションの初期条件を提供することを目的とする。
• 空間的に変化する核の幾何構造が、特に多重度および横運動エネルギーといった粒子生成観測量に与える影響をテストすることを目的とする。
• LHCの$p+p$および$p+Pb$衝突データを用いて、初期条件パラメータ$\gamma$を制約することを目的とする。

提案手法

• モデルは、rcBK非統合グルーオン分布を用いて、A+A衝突におけるグルーオン生成断面積を$k_t$-因子化形式で計算する。
• rcBK方程式は、バリツキーの規定に基づく走るカップリングカーネルを用いて数値的に解き、自己同型補正を最小限に抑える。
• 初期条件は、$\gamma = 1.119$ の修正McLerran-Venugopalanモデルで定義され、横断面全体にわたり飽和スケールの空間的変動を許容する。
• モデルは、各横断位置で局所的飽和スケールを独立に進化させるためのモンテカルロ手法を用い、進化の前に平均化を回避する。
• グルーオン分布は$x_0 = 0.01$から出発し、走るカップリング$\alpha_s(r^2)$を伴うrcBK方程式で進化させ、得られた非統合グルーオン密度を用いて粒子生成断面積を計算する。
• $p+p$データに一致させるために、MV $\gamma=1.119$ 初期条件に$K=2$のK要因を適用するが、標準MVモデルには$K=1.5$を用いる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 初期条件パラメータ$\gamma$の選択が、$\sqrt{s} = 2.76$ TeVにおけるPb+Pb衝突のチャージド粒子多重度の記述にどのように影響するか？
• RQ2 核の幾何構造における空間的不均一性が、均一な平均と比較して最終状態の粒子生成断面積にどの程度の影響を及えるか？
• RQ3 $\gamma = 1.119$ 初期条件を用いたrcBKベースのモデルは、標準MVモデルと比較して、$p+p$衝突における$p_\perp$-依存性のチャージド粒子スペクトルをどの程度よく記述できるか？
• RQ4 中央部衝突における予測された横運動エネルギーおよび多重度は、ALICEの実験データとどのように一致するか？
• RQ5 $K$要因が、$p+p$および$p+Pb$衝突における粒子生成の正規化に及ぼす影響は何か？

主な発見

• $\gamma = 1.119$ 初期条件を用いたモデルは、$\sqrt{s} = 2.76$ TeVにおけるPb+Pb衝突の中央度依存性のチャージド粒子多重度を、ALICEデータと数パーセントの誤差でよく再現する。
• 新しいモデルは、幾何構造の平均化と進化の非可換性に起因し、標準MV初期条件と比較して参加粒子あたりの横運動エネルギーを約1 GeV低く予測する。
• $\gamma = 1.119$ 初期条件は、$\sqrt{s} = 7$ TeVにおける$p+p$衝突で不自然に急な傾きを示す問題を是正し、小$x$領域においてCMSデータと整合性を持つ予測を可能にする。
• モデルは、$p+p$および$p+Pb$の急速度分布の記述を改善し、特に$p+Pb$衝突における前後非対称性を捉えることができる。
• 空間的に変化する初期条件を用いたrcBKモデルは、幾何構造を進化の前に平均化した以前の実装を上回り、このような平均化が進化と可換でないことを示している。