[논문 리뷰] Fluctuations of the transverse energy in Pb+Pb collisions and J/psi suppression

J. Huefner, Boris Kopeliovich외 1명|arXiv (Cornell University)|2000. 12. 01.

High-Energy Particle Collisions Research인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 158 A GeV에서의 고에너지 전단 에너지(E_T)를 가진 Pb+Pb 충돌에서 J/ψ 억제를 설명하는 데 사용되는 경험적 인자 ε = E_T / Ē_T의 물리적 기반을 도출한다. 스트링 분해와 빠르기 의존 확률 분포를 통해 횡방향 에너지의 변동성과 공행성 입자 간 상호작용을 모델링함으로써, 저자들은 이 인자가 공행성 입자와 E_T를 생성하는 해입자 간의 완전하지 않은 상호작용에서 자연스럽게 유도된다고 보여준다. 여기서 α_x ≈ 0.82는 강한 상관관계를 나타낸다. 유도된 형태인  ε̂(E_T) = 1 + α_0 α_x (E_T - Ē_T)/Ē_T는 큰 E_T에서 관측된 억제 감소를 정량적으로 재현하며, 경험적 규정의 타당성을 입증한다.

ABSTRACT

The observed J/psi suppression in Pb+Pb collisions shows a drop at those large values of the transverse energy E_T which arise from fluctuations. The validity of existing models for J/psi suppression can be extended into this domain of E_T by introducing an ad hoc factor proportional to E_T. We propose a formalism in which the influence of E_T fluctuations on the J/psi suppression can be calculated and discuss the conditions under which the ad hoc factor is obtained.

연구 동기 및 목표

• 고에너지 전단 에너지(E_T)를 가진 Pb+Pb 충돌에서 J/ψ 억제를 설명하기 위해 사용되는 경험적 E_T-의존 인자 ε = E_T / Ē_T의 물리적 유도를 제공하는 것.
• pA 및 경량 이온 충돌에서 관찰되는 표준 억제 메커니즘과 다름없이 나타나는 억제가 E_T가 큰 영역에서 감소하는 현상의 기원을 이해하는 것.
• E_T의 변동성과 공행성 입자, J/ψ를 생성하는 스트링 간의 완전하지 않은 상호작용이 이례적 억제 강도에 미치는 영향을 정량화하는 것.
• 공행성 및 절단 모델 내에서 ε-인자의 타당성을 평가하기 위해, 빠르기 분포 및 다중도 변동성과 같은 물리적 매개변수에 따른 ε-인자의 의존성을 도출하는 것.

제안 방법

• 저자 수분포 함수를 가정하여 스트링 분해의 확률 분포를 모델링하며, f_i(x_i) ~ x_i^{-1/2}로 가정함으로써 저에너지 x 영역에서의 양성자 분포가 w_i(y_i) ∝ e^{-y_i/2}로 표현됨을 도출한다.
• 공행성 입자와 E_T를 생성하는 입자 간의 공동 확률과 공행성 입자의 주변 확률의 비율로 정의된 상호작용 계수 α_x(y_ψ, y_{E_T})를 정의하며, 스트링 겹침을 나타내기 위해 단위 계단 함수를 사용한다.
• 평균 빠르기 y_ψ = 3.5 및 y_{E_T} = 1.65에서 α_x를 계산하여 α_x = 0.82를 도출함으로써, 공행성 입자와 E_T를 생성하는 입자 간 강한 상관관계를 확인한다.
• E_T의 변동성을 반영하기 위해 ε-인자를 수정하여  ε̂(E_T) = 1 + α_0 α_x (E_T - Ē_T)/Ē_T로 정의하며, 여기서 α_0는 다중도 변동성을 반영한다.
• 수정된  ε̂를 J/ψ 억제의 절단 모델에 적용하여 n_p를  ε̂ · n_p로 대체하고, E_T > 100 GeV 범위에서 NA50 데이터와 예측 결과를 비교한다.
• 유도된  ε̂를 사용하여 억제에 대한 변동성 강도의 민감도를 평가하며, 실험 데이터와의 비교를 위해 α = 0.4, 0.8, 1.0의 경우를 테스트한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 왜 Pb+Pb 충돌에서 고에너지 전단 에너지 E_T에서 J/ψ 억제가 감소하는가? 이는 낮은 E_T에서는 수평적 유지되는 것으로 보인다.
• RQ2 모델에서 이 억제 감소를 묘사하기 위해 사용되는 경험적 인자 ε = E_T / Ē_T의 물리적 메커니즘은 무엇인가?
• RQ3 E_T의 변동성과 공행성 입자, E_T를 생성하는 입자 간의 상관관계는 J/ψ 억제에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ4 공행성 입자와 E_T를 생성하는 스트링 간의 완전하지 않은 상호작용은 ε-인자의 강도에 어느 정도 기여하는가?
• RQ5 스트링 분해와 빠르기 의존 확률 분포를 사용하여 경험적 ε-인자를 처음부터 유도할 수 있는가?

주요 결과

• 공행성 입자와 E_T를 생성하는 입자 간의 상호작용 계수 α_x는 평균 빠르기 y_ψ = 3.5 및 y_{E_T} = 1.65에서 α_x = 0.82로 계산되며, 이는 강한 상관관계를 나타낸다.
• 유도된 인자  ε̂(E_T) = 1 + α_0 α_x (E_T - Ē_T)/Ē_T는 억제 모델에서 사용되는 경험적 인자 ε = E_T / Ē_T에 대한 물리적 기반을 제공한다.
• α = 0.8(즉, α_0 α_x)인 모델은 NA50 데이터와 호환되며, α = 0.4인 경우는 배제된다. 이는 변동성의 영향이 상당히 크다는 것을 시사한다.
•  ε̂를 통한 변동성 효과의 포함은 E_T > 100 GeV에서 관측된 J/ψ 억제 감소를 성공적으로 설명하며, 표준 pA 또는 경량 이온 억제 메커니즘을 초월한 이례적 메커니즘을 확인한다.
• 유도 결과는 ε-인자가 단순히 E_T에 비례하는 것이 아니라, 스트링의 빠르기 분포, 다중도 변동성, 완전하지 않은 상호작용의 상호작용에 의해 유도된다는 것을 보여준다.
• 결과적으로 절단 모델에서 ε-인자의 사용이 타당함을 입증하며, 억제 강도는 상호작용 계수와 다중도 변동성 매개변수의 곱에 의해 결정됨을 확인한다.