[論文レビュー] Anisotropic flow of charged particles in Pb-Pb collisions at $\sqrt{s_{ m NN}}=5.02$ TeV

ALICE Collaboration|Repository of the Academy's Library (Library of the Hungarian Academy of Sciences)|Feb 2, 2016

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 7

ひとこと要約

本論文は、LHCのALICE検出器を用いて、√sₙₙ = 5.02 TeVにおけるPb-Pb衝突において、最初に荷電粒子の楕円形（v₂）、三角形（v₃）、四角形（v₄）流れを測定した。非等方的流れ係数は、2.76 TeVから5.02 TeVに至る間にそれぞれ3.0±0.6%、4.3±1.4%、10.2±3.8%増加し、流体力学モデルの予測と整合的であり、クォーク- gluonプラズマにおける剪切粘性率とエントロピー密度比（η/s）の温度依存性に関する制約を与える。

ABSTRACT

We report the first results of elliptic ($v_2$), triangular ($v_3$) and quadrangular flow ($v_4$) of charged particles in Pb-Pb collisions at $\sqrt{s_{ m NN}}=5.02$ TeV with the ALICE detector at the CERN Large Hadron Collider. The measurements are performed in the central pseudorapidity region $|η|<0.8$ and for the transverse momentum range $0.2

研究の動機と目的

• √sₙₙ = 5.02 TeVにおけるPb-Pb衝突における荷電粒子の非等方的流れ係数v₂、v₃、v₄を測定すること。
• 2.76 TeVでの以前の測定結果と比較し、エネルギー依存性を評価すること。
• 粘性補正を含む流体力学モデルの妥当性を検証し、クォーク-グルーオンプラズマにおける剪切粘性率とエントロピー密度比（η/s）の温度依存性を制約すること。
• 初期状態の幾何的フラクチュエーションと物質の輸送特性が、最終状態の運動量非等方的分布をどのように決定するかを調査すること。
• LHC最高エネルギー領域におけるクォーク-グルーオンプラズマ理論モデルのベンチマークを提供すること。

提案手法

• 非フロー効果を抑制するために、偽快速度ギャップ >1 単位を用いた二粒子相関技術を用いて非等方的流れを測定する。
• 非フロー寄与を低減するために、多粒子積算法を用いてvₙ{2}、vₙ{3}、vₙ{4}の流れ係数を抽出する。
• 中央部の偽快速度領域 |η| < 0.8 および 0.2 < pₜ < 5 GeV/c の運動量範囲でデータを解析する。
• 方位角方向の粒子分布のフーリエ展開を用いて定義：dN/dφ ∝ 1 + 2∑ₙ vₙ cos[n(φ - Ψₙ)] により、流れ調和および対称性平面を定義する。
• 粘性補正を含む流体力学モデルの計算と結果を比較する。また、η/s(T) のさまざまなパラメータ化を用いる。
• EKRTおよび他の理論モデルを用いて、流れ係数のエネルギー依存性およびη/sへの感受性を解釈する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Pb-Pb衝突における荷電粒子の楕円形、三角形、四角形流れ係数は、2.76 TeVから5.02 TeVに至る間にどのように変化するか？
• RQ2 観測された流れ係数の増加は、初期状態の幾何的性質の変化ではなく、平均横運動量の上昇に起因する程度はどの程度か？
• RQ3 粘性補正を含む流体力学モデルは、5.02 TeVにおける測定された非等方的流れをどの程度よく再現するか？
• RQ4 v₂、v₃、v₄のエネルギー依存性は、クォーク-グルーオンプラズマにおけるη/sの温度依存性の異なるパラメータ化を区別できるか？
• RQ5 初期状態のフラクチュエーションと物質の応答の間で、高次流れ調和の発展に寄与する相対的寄与はどの程度か？

主な発見

• 0–50%の中心性範囲において、楕円形流れ係数v₂は2.76 TeVから5.02 TeVに至る間に(3.0 ± 0.6)%増加した。
• 同じエネルギーおよび中心性範囲で、三角形流れ係数v₃は(4.3 ± 1.4)%増加した。
• 四角形流れ係数v₄は(10.2 ± 3.8)%増加し、高次調和に対してより強いエネルギー依存性を示している。
• 観測されたvₙの増加は、主に衝突エネルギーに伴う平均横運動量の上昇に起因しており、初期状態の幾何的性質の変化によるものではない。
• 測定された流れ係数は流体力学モデルの計算と整合的であり、クォーク-グルーオンプラズマの流体力学的記述を支持する。
• データは剪切粘性率とエントロピー密度比（η/s）の温度依存性に対して強い制約を与え、AdS/CFTによって予測される1/4πの下限に近い値を支持している。