[論文レビュー] Effect of space-momentum correlations on the constituent quark number scaling of hadron elliptic flows

Vincenzo Greco, C. M. Ko|ArXiv.org|May 22, 2005

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、重イオン衝突におけるハドロンの楕円流れの構成クォーク数スケーリングに及ぼすクォーク分布における空間運動量相関の影響を調査する。模式的および現実的なブレースト波モデルを用いて、局所的なクォーク運動量非等方性が大きくても、スケーリングが破れないことを示している。代わりに、スケーリングの破れは主にハドロン波動関数内の有限なクォーク運動量分散および非等方的径方向流れに起因し、定量的なスケーリングの破れはモデルパラメータに応じて約10–20%に達する。

ABSTRACT

Using models ranging from schematic one with a simple quark distribution to more realistic blast wave, we study the elliptic flow of hadrons produced from coalescence of quarks and antiquarks in the quark-gluon plasma that is formed in ultrarelativistic heavy ion collisions. In particular, we study effects due to azimuthal anisotropy in the local transverse momentum distribution of quarks, as generated by their position-momentum correlations as a result of radial flow and/or jet quenching. We find that even if quarks have large local non-elliptic anisotropic flow, the elliptic flow of produced hadrons can still scale with their constituent quark numbers. This scaling is, however, broken if the radial flow of coalescing quarks is anisotropic and/or if the momentum dispersion of quarks inside hadrons is included.

研究の動機と目的

• RHICで観測されたハドロン楕円流れにおける構成クォーク数スケーリングの起源を理解すること。
• 空間運動量相関（径方向流れやジェットクエンチングに起因）がこのスケーリングを破るかどうかを調査すること。
• 局所的な非等方的クォーク運動量分布とハドロン内有限なクォーク運動量分散の相対的役割を特定すること。
• クォーク位相空間分布に顕著な局所的非等方性があるにもかかわらず、なぜクォーク数スケーリングが維持されるのかを明確にすること。

提案手法

• 模式的な1つのクォーク分布を持つモデルと、より現実的なブレースト波モデルを用いてクォーク位相空間分布をモデル化する。
• 位相空間分布 S(x, p_T, y) のフーリエ展開により局所的非等方的流れ（v_n, u_n）を計算し、位置-運動量相関を定量化する。
• 共鳴結合モデルを用いてハドロン楕円流れを評価し、ハドロンのクォーク空間的および運動量的分布を、運動量分散を含むウィグナー関数を介して統合する。
• モンテカルロ法を用いてメソンの共鳴結合積分を計算し、ハドロンのウィグナー関数の運動量幅 Δ_p を変化させてその影響を評価する。
• モデル間の比較（等方的対非等方的径方向流れ、異なる Δ_p 値）を通じて、スケーリング破れの原因を特定する。
• 局所的流れ係数 c_n の実部および虚部を分析し、対称性および非等方性の影響を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 径方向流れやジェットクエンチングに起因する空間運動量相関によって生じるクォーク運動量分布の大きな局所的非等方性が、ハドロン楕円流れの構成クォーク数スケーリングを破るか？
• RQ2 現実的な共鳴結合モデルにおいて、ハドロン波動関数内の有限なクォーク運動量分散が、クォーク数スケーリングにどの程度破れを引き起こすか？
• RQ3 非等方的径方向流れは、共鳴結合確率およびそれによるハドロン楕円流れにどのように影響するか？
• RQ4 クォーク位相空間に顕著な局所的非等方的流れがあるにもかかわらず、なぜクォーク数スケーリングが維持されるのか？
• RQ5 観測されたスケーリングは、クォーク共鳴結合およびクォーク-グルーオンプラズマの存在を示す特徴として利用可能か？

主な発見

• 径方向流れやジェットクエンチングに起因する空間運動量相関によって生じるクォーク運動量分布の大きな局所的非等方的流れであっても、ハドロン楕円流れにおけるクォーク数スケーリングは破れない。
• 運動量分散幅 Δ_p = 0.24 GeV のとき、スケーリングされた横運動量領域 p_T/n ≈ 1–2 GeV において、クォーク数スケーリングは約10%程度破れる。これは、Ref. greco2; greco-res における以前の結果と整合的である。
• Δ_p を 0.48 GeV に大きくすると、約20%の強い破れが生じ、Ref. moln-nscal での発見と一致する。運動量分散がスケーリング破れの主な要因であることが示唆される。
• Δ_p を 0.1 GeV に減少させると、メソンの楕円流れはクォークの楕円流れとよく一致し、運動量分散がゼロの極限でスケーリングが回復することを確認する。
• 非等方的径方向流れを含むモデルでは、スケーリングの破れは局所的運動量非等方性ではなく、共鳴結合確率の方位角依存性に起因する。
• 顕著な局所的非等方的流れがある中でもクォーク数スケーリングが維持されることから、このスケーリングはこうした相関に対して頑健であり、クォーク共鳴結合およびQGP形成の特徴的サインであると考えられる。