[논문 리뷰] Hadron production in $p+p$, $p+Pb$ and $Pb+Pb$ collisions at the LHC energies with HIJING2.0 model

Wei-Tian Deng, Xin-Nian Wang외 1명|arXiv (Cornell University)|2010. 08. 11.

High-Energy Particle Collisions Research인용 수 2

한 줄 요약

이 논문은 고에너지 핵물리 충돌에서 강입자 생성을 시뮬레이션하기 위한 업데이트된 몬테카를로 모델인 HIJING 2.0을 제시한다. 이 모델은 현대적인 파르톤 분포 함수와 개선된 이중성분 미니젯 모델의 파rameter를 통합하여, LHC $p+p$ 데이터를 성공적으로 기술하고, 전체 LHC 에너지에서 $p+p$, $p+Pb$, $Pb+Pb$ 충돌의 강입자 스펙트럼과 다중도를 예측한다. 이는 고에너지 중입자 환경에서 입자 생성의 이론적 모델링을 향상시킨다.

ABSTRACT

The HIJING (Heavy-ion Jet Interaction Generator) Monte Carlo model is updated with the latest parton distributions functions (PDF) and new set of the parameters in the two-component mini-jet model that controls total $p+p$ cross section and the central pseudorapity density. We study hadron spectra and multiplicity distributions using the HIJING 2.0 model and compare to recent experimental data from $p+p$ collisions at the LHC energies. We also give predictions of hadron production in $p+p$, $p+Pb$ and $Pb+Pb$ collisions at the full LHC energy.

연구 동기 및 목표

• 현대적인 파르톤 분포 함수를 통한 HIJING 모델의 업데이트를 통해 고에너지 핵물리 충돌에서의 강입자 생성 기술을 향상시키기.
• 전체 $p+p$ 단면적과 중심 영역의 의사속도 밀도를 더 잘 재현하기 위해 이중성분 미니젯 모델의 파rameter를 보완하기.
• 최근 LHC $p+p$ 실험 데이터와의 비교를 통해 업데이트된 HIJING 2.0 모델의 타당성을 검증하기.
• 미래 실험 비교를 위해 전체 LHC 에너지에서 $p+Pb$ 및 $Pb+Pb$ 충돌에 대한 모델의 예측을 확장하기.

제안 방법

• HIJING 2.0 몬테카를로 프레임워크에 최신 파르톤 분포 함수(PDFs) 통합.
• 전체 $p+p$ 단면적과 중심 영역의 의사속도 밀도를 조정하기 위해 이중성분 미니젯 모델의 재파arameter화.
• 업데이트된 모델을 사용하여 $p+p$, $p+Pb$, $Pb+Pb$ 충돌에서 강입자 스펙트럼과 다중도 분포를 시뮬레이션.
• LHC $p+p$ 충돌에서의 실험 데이터와 시뮬레이션된 강입자 스펙트럼 및 다중도를 비교.
• 예측 모델링을 위해 전체 LHC 에너지에서 $p+Pb$ 및 $Pb+Pb$ 시스템으로 결과를 외삽하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 HIJING 2.0는 LHC 에너지에서 $p+p$ 충돌의 측정된 강입자 스펙트럼과 다중도 분포를 얼마나 잘 재현하는가?
• RQ2 최신 파르톤 분포 함수와 개선된 미니젯 파arameter는 모델이 $p+p$ 데이터를 기술하는 데 어떤 개선을 가져오는가?
• RQ3 $p+Pb$ 및 $Pb+Pb$ 충돌에서의 예측된 강입자 생성 패턴은 동일한 중심질량 에너지에서 $p+p$ 충돌과 비교해 어떻게 다른가?
• RQ4 업데이트된 모델은 입자 생성의 시스템 크기 의존성에 얼마나 잘 반영하는가?

주요 결과

• HIJING 2.0는 LHC 에너지에서 $p+p$ 충돌의 측정된 강입자 스펙트럼과 다중도 분포를 성공적으로 재현하여, 업데이트된 모델 파arameter의 타당성을 입증한다.
• 현대적인 파르톤 분포 함수의 통합은 전체 $p+p$ 단면적에 대한 모델 예측 정확도를 향상시킨다.
• 개선된 이중성분 미니젯 모델은 $p+p$ 충돌에서 관측된 중심 영역의 의사속도 밀도와 더 나은 일치를 보인다.
• 모델은 $p+p$ 충돌에 비해 $p+Pb$ 및 $Pb+Pb$ 충돌에서 강입자 생성이 증가함을 예측하며, 다중 파르톤 상호작용의 기대와 일치한다.