[論文レビュー] Azimuthal anisotropy of jet particles in p-Pb and Pb-Pb collisions at $ \sqrt{{ extrm{s}}_{ extrm{NN}}} $ = 5.02 TeV

Acharya, Shreyasi, Adamova, Dagmar+1042 more|arXiv (Cornell University)|Dec 23, 2022

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 1

ひとこと要約

本研究では、CERNのALICEを用いて、√sNN = 5.02 TeVにおける高多重度p–Pbおよび半中程度Pb–Pb衝突において、初めてジェット粒子のpT微分型方位的非対称性（v2）の測定を報告する。新規の三粒子相関技術により、低pT領域で6.8σの有意性を示す正のv2がp–Pb衝突で観測されたが、誤差範囲内でpTに依存しない。これは、モデルの過剰評価にもかかわらず、一部の自由粒子相互作用が重要な役割を果たしていることを示唆している。

ABSTRACT

The azimuthal anisotropy of particles associated with jets (jet particles) at midrapidity is measured for the first time in p-Pb and Pb-Pb collisions at $ \sqrt{{ extrm{s}}_{ extrm{NN}}} $ = 5.02 TeV down to transverse momentum (p$_{T}$) of 0.5 GeV/c and 2 GeV/c, respectively, with ALICE. The results obtained in p-Pb collisions are based on a novel three-particle correlation technique. The azimuthal anisotropy coefficient v$_{2}$ in high-multiplicity p-Pb collisions is positive, with a significance reaching 6.8σ at low p$_{T}$, and its magnitude is smaller than in semicentral Pb-Pb collisions. In contrast to the measurements in Pb-Pb collisions, the v$_{2}$ coefficient is also found independent of p$_{T}$ within uncertainties. Comparisons with the inclusive charged-particle v$_{2}$ and with AMPT calculations are discussed. The predictions suggest that parton interactions play an important role in generating a non-zero jet-particle v$_{2}$ in p-Pb collisions, even though they overestimate the reported measurement. These observations shed new insights on the understanding of the origin of the collective behaviour of jet particles in small systems such as p-Pb collisions, and provide significant stringent new constraints to models.[graphic not available: see fulltext]

研究の動機と目的

• √sNN = 5.02 TeVにおける高多重度p–PbおよびPb–Pb衝突におけるジェットと関連する粒子の方位的非対称性（v2）を測定すること。
• 最終状態効果が最小限に抑えられる小規模系（例：p–Pb衝突）における集団的挙動に類似した振る舞いの起源を調査すること。
• 小規模系におけるジェット粒子に非ゼロのv2を生成するのは、一部の自由粒子相互作用か初期状態効果かを検証すること。
• AMPTシミュレーションと比較することで、輸送モデルおよび流体力学的モデルに対する厳密な制約を提供すること。
• 低横運動量におけるジェット粒子非対称性における媒体効果の役割を明確にすること。

提案手法

• ジェット再構築によるバイアスを回避するため、新規の三粒子相関技術を用いてp–Pb衝突におけるジェット粒子のv2を抽出する。
• p–Pb衝突ではpT = 0.5 GeV/cまで、Pb–Pb衝突ではpT = 2 GeV/cまで、中間ラピディティ領域でv2を測定する。
• 方位分布に対するフーリエ分解を適用する：d²N/dpTdϕ = (1/2π)(dN/dpT)[1 + 2∑vn(pT)cos(n(ϕ − Ψn))]。
• p–Pb衝突におけるイベント選択およびv2抽出には、フォワード多重度検出器（FMD）およびV0検出器を用い、長距離相関を活用する。
• 結果をインクルーシブな荷電粒子v2測定値およびAMPTモデル予測と比較する。
• トラック選択、イベントミキシング、検出器応答補正の変更による系統的不確かさを推定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高多重度p–Pb衝突（√sNN = 5.02 TeV）におけるジェット粒子方位的非対称性（v2）は存在するか？その大きさとpT依存性は？
• RQ2 p–Pb衝突におけるジェット粒子v2は、Pb–Pb衝突におけるインクルーシブな荷電粒子および再構築されたジェットのv2と比べてどのように異なるか？
• RQ3 AMPTモデル予測が示唆するように、小規模系における非ゼロv2の生成に、一部の自由粒子相互作用や初期状態効果がどの程度寄与しているか？
• RQ4 なぜp–Pb衝突におけるジェット粒子v2はpTに依存しないのに対し、Pb–Pb衝突ではpT依存性を示すのか？
• RQ5 観測されたv2値は、小規模系における集団的挙動の形成、特にQGPドロップレットの可能性について何を示唆するか？

主な発見

• 高多重度p–Pb衝突において、低pT（pT ≈ 0.5 GeV/c）で6.8σの有意性を示す正のv2が観測された。
• p–Pb衝突におけるジェット粒子v2は、実験的不確かさの範囲内でpTに依存せず、Pb–Pb衝突で観測されるpT依存性とは対照的である。
• p–Pb衝突におけるv2の大きさは、半中程度Pb–Pb衝突のそれよりも小さいため、小規模系では集団的効果が弱いことが示唆される。
• AMPTモデルの予測は、p–Pb衝突における測定値を過剰に評価しており、一部の自由粒子相互作用が重要であるが、データを完全に説明するには十分でないことが示唆される。
• 結果は、ジェット粒子非対称性が最終状態効果に起因するとするモデルに挑戦しており、初期状態または媒体誘導ダイナミクスが関与している可能性を示唆している。
• これらの発見は、小規模系における集団的挙動のモデルに対して、特に自由粒子相互作用がv2を生成する役割を果たすという点で、新たな厳密な制約を提供する。