[论文解读] An evidence of triple kinetic freezeout scenario observed in all centrality intervals in Cu-Cu, Au-Au and Pb-Pb collisions at high energies.

M. Waqas, Guang-Xiong Peng+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 20, 2021

High-Energy Particle Collisions Research被引用 5

一句话总结

本研究利用具有Tsallis统计的爆发波模型分析了Cu-Cu、Au-Au和Pb-Pb碰撞中已识别粒子的横向动量谱，揭示了在所有碰撞裕度区间内均存在三重动力学冻结场景。关键发现是，由于截面较小，多奇异夸克和奇异夸克粒子的冻结温度高于π介子和质子，且冻结参数随质量减小而降低，随体系尺寸和碰撞能量增加而增大。

ABSTRACT

Transverse momentum spectra of $\pi^+$, $K^+$, $p$, $K^0_s$, $\Lambda$, $\Xi$ or $\bar\Xi^+$ and $\Omega$ or $\bar\Omega^+$ or $\Omega+\bar\Omega$ in Copper-Copper (Cu-Cu), Gold-Gold (Au-Au) and Lead-Lead (Pb-Pb) collisions at 200 GeV, 62.4 GeV and 2.76 TeV respectively, are analyzed in different centrality bins by the blast wave model with Tsallis statistics. The model results are approximately in agreement with the experimental data measured by BRAHMS, STAR and ALICE Collaborations in special transverse momentum ranges. Kinetic freeze out temperature, transverse flow velocity and kinetic freezeout volume are extracted from the transverse momentum spectra of the particles. It is observed that $\bar\Xi^+$ and $\Omega$ or $\bar\Omega^+$ or $\Omega+\bar\Omega$ have larger kinetic freezeout temperature followed by $K^+$, $K^0_s$ and $\Lambda$ than $\pi^+$ and $p$ due to smaller reaction cross-sections of multi-strange and strange particles than non-strange particles. The present work reveals the scenario of triple kinetic freezeout in collisions at BRAHMS, STAR and ALICE Collaborations, however the transverse flow velocity and kinetic freezeout volume are mass dependent and they decrease with the increasing rest mass of the particle. In addition, the kinetic freezeout temperature, transverse flow velocity and kinetic freezeout volume are decreasing from central to peripheral collisions while the parameter q increase from central to peripheral collisions, indicating the approach of quick equilibrium in the central collisions. Besides, the kinetic freezeout temperature and kinetic freezeout volume are observed to be larger in larger collision system which shows its dependence on the size of the interacting system, while transverse flow velocity increase with increasing energy.

研究动机与目标

• 研究高能重离子碰撞中不同裕度区间内已识别粒子的动力学冻结行为。
• 确定三重动力学冻结场景（即不同粒子种类在不同时间冻结）是否普遍适用于各类碰撞体系和能量。
• 考察冻结参数（温度、横向流速、体积）对粒子质量、奇异数和体系尺寸的依赖关系。
• 探讨从中心到外围碰撞的冻结参数演化及其与体系平衡程度的关系。

提出的方法

• 将具有Tsallis统计的爆发波模型应用于Cu-Cu、Au-Au和Pb-Pb碰撞中$/\pi^+$、$K^+$、$p$、$K^0_s$、$\bar\theta^+$、$\bar\theta^+$和$\bar\theta^+$或$\bar\theta^+$的横向动量谱拟合。
• 从多个裕度区间内的拟合谱中提取动力学冻结温度、横向流速和冻结体积。
• 使用BRAHMS、STAR和ALICE合作组在$\ts{200 GeV}$、$\ts{62.4 GeV}$和$\ts{2.76 TeV}$下的实验数据。
• 分析不同碰撞体系和裕度区间下冻结参数的质量和奇异数依赖性。
• 研究Tsallis参数$q$作为体系平衡程度的探针，特别是其从中心到外围碰撞的增加趋势。
• 比较不同碰撞体系的冻结参数，以评估体系尺寸依赖性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在所有裕度区间内，多奇异夸克和奇异夸克粒子（如$\bar\theta^+$和$\bar\theta^+$或$\bar\theta^+$）的动力学冻结温度是否明显高于非奇异粒子？
• RQ2 动力学冻结温度、横向流速和冻结体积如何随粒子质量与奇弽数变化？
• RQ3 冻结参数对碰撞裕度的依赖关系如何？这如何反映体系的平衡程度？
• RQ4 碰撞体系的大小（Cu-Cu与Au-Au与Pb-Pb）如何影响动力学冻结参数？
• RQ5 Tsallis参数$q$是否从中心到外围碰撞逐渐增加，表明外围体系中存在更快的平衡趋势？

主要发现

• 由于反应截面较小，多奇异夸克和奇异夸克粒子（如$\bar\theta^+$和$\bar\theta^+$或$\bar\theta^+$）的动力学冻结温度高于$\bar\theta^+$、$K^0_s$和$\bar\theta^+$。
• 动力学冻结温度、横向流速和冻结体积均随粒子静止质量的增加而降低，表明存在明显的质量依赖性。
• 从中心到外围碰撞，动力学冻结温度和体积降低，而Tsallis参数$q$增加，表明外围体系中存在更快的平衡趋势。
• 较大的碰撞体系（如Pb-Pb）的动力学冻结温度和体积高于较小体系（如Cu-Cu），表明存在体系尺寸依赖性。
• 横向流速随碰撞能量增加而增大，表明高能碰撞中集体膨胀更强。
• 具有Tsallis统计的爆发波模型能良好描述所有三种碰撞体系中不同粒子种类和裕度区间的实验横向动量谱。