[论文解读] Fluctuations of charge separation perpendicular to the event plane and local parity violation in sqrt(sNN)=200 GeV Au+Au collisions at RHIC

STAR Collaboration, L. Adamczyk+366 more|arXiv (Cornell University)|Feb 15, 2013

High-Energy Particle Collisions Research被引用 12

一句话总结

本研究利用RHIC的STAR实验，研究了√sNN = 200 GeV Au+Au碰撞中垂直于事件平面的电荷分离涨落。在对电荷分离敏感的三重相关函数中观测到显著信号，低相对动量区域的主要贡献来自流致效应；然而，在抑制流致效应后，相反电荷相关性的持续存在表明可能存在手征磁效应（CME）的贡献，尽管宇称不变背景（如电荷平衡函数和集体流）仍无法排除。

ABSTRACT

Previous experimental results based on data (15 million events) collected by the STAR detector at RHIC suggest event-by-event charge separation fluctuations perpendicular to the event plane in non-central heavy-ion collisions. Here we present the correlator previously used split into its two component parts to reveal correlations parallel and perpendicular to the event plane. The results are from a high statistics 200 GeV Au+Au collisions data set (57 million events) collected by the STAR experiment. We explicitly count units of charge separation from which we find clear evidence for more charge separation fluctuations perpendicular than parallel to the event plane. We also employ a modified correlator to study the possible P-even background in same and opposite charge correlations, and find that the P-even background may largely be explained by momentum conservation and collective motion.

研究动机与目标

• 研究√sNN = 200 GeV Au+Au碰撞中垂直于事件平面的电荷分离涨落。
• 确定观测到的电荷相关性是否与手征磁效应（CME）一致，或源于宇称不变背景。
• 在三重相关函数中分离流致相关与集体流效应的贡献。
• 评估事件平面对齐与动量守恒在塑造电荷分离信号中的作用。
• 评估在抑制流致效应和共振衰变效应后，观测到的信号是否仍然存在。

提出的方法

• 利用RHIC的STAR探测器测量相对于事件平面的电荷分离三重相关函数。
• 应用动量切片（ΔpT > 0.15 GeV/c 且 Δη > 0.15）以抑制三重相关函数中的流致相关。
• 使用THERMINATOR蒙特卡洛模拟来建模并估计共振衰变、末态相互作用和集体流的影响。
• 通过伪快度（η）和横动量（pT）的微分相关性分析，识别流致效应占主导的区域。
• 比较平面内与平面外区域的同号与异号电荷相关性，以分离类似CME的信号。
• 量化宇称不变过程（如电荷平衡函数和椭圆流）对观测到的相关性的贡献。

实验结果

研究问题

• RQ1 在√sNN = 200 GeV的Au+Au碰撞中，观测到的电荷分离信号是否与手征磁效应（CME）一致？
• RQ2 在低相对动量区域，流致相关对观测到的三重电荷相关信号的贡献程度如何？
• RQ3 宇称不变过程（如共振衰变和电荷平衡函数）如何影响测量到的电荷分离相关性？
• RQ4 在抑制低动量对后，信号是否仍然存在，表明存在真实的CME样贡献？
• RQ5 椭圆流与事件平面对齐在生成或模拟CME样电荷分离中起什么作用？

主要发现

• 在应用抑制流致相关的切片后，三重相关函数中仍存在显著信号，表明其起源于非流致机制。
• 在外部碰撞中，异号电荷相关性的正信号主要集中在低相对动量区域，该区域流致效应占主导。
• 排除低相对动量对后，异号电荷相关性的正贡献减小，但同号与异号信号之间的差异仍与CME预期一致。
• 电荷分离涨落的均方根（RMS）在事件平面外方向（ΔQ_OUT）大于平面内方向（ΔQ_IN），表明平面外方向的电荷分离增强。
• 宇称不变过程（如电荷平衡函数与椭圆流耦合）可产生与观测信号量级相当的同号三重相关性。
• 该信号与第一和第二谐波事件平面的一致性支持其与反应平面的关联，但尚不能确认CME而非背景机制是其成因。