[論文レビュー] "Jet-Ridge" effect in heavy ion collisions as a back splash from stopped parton

V. Pantuev|ArXiv.org|Oct 9, 2007

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 8

ひとこと要約

この論文は、重イオン衝突における'ジェット・リッジ'相関が、トリガー・ジェットそのものによるものではなく、クォーク・ gluon プラズマ内で停止したパートンから生じる、逆方向に放出される高密度の物質のバック・スプラッシュに起因すると提案している。このスプラッシュは停止したパートンからの衝撃波によってリッジ構造を形成し、リッジの運動量に依存しない性質、広い急速度分布、および包括的スペクトルよりもやや硬い粒子スペクトルを説明する。

ABSTRACT

I propose a simple explanation of the ``ridge'' seen in the near-side jet two-particle correlation function in heavy ion collisions at RHIC. This could be a cumulative shock wave produced in liquid-like matter by an energetic stopped parton. Splash of liquid in the direction opposite to the fast penetrating object is a known effect. In nucleus-nucleus collision the trigger is an escaped non-interacting parton. Partner parton could be stopped in the medium forming a conical-like shock wave with density depletion behind the stopped parton. In the proposed scenario shock waves will move in three directions: two waves will form a correlation structure at angles differ from phi = 3.14 radians and are usually called a Mach Cone. The other direction is exactly opposite to the original direction of stopping parton. The wide rapidity distribution of the ridge is caused by the rapidity swing of the away-side jet and longitudinal expansion of the system along the beam direction. The calculation of such a shock wave is very complicated, but some phenomenological observables could be explained and predicted.

研究の動機と目的

• RHICで観測された近接側リッジ構造の起源を、標準的ジェット断片化では説明できない点を解明すること。
• リッジの生成率がトリガー粒子の運動量に依存しないこと、および広い急速度分布を示すという謎を解明すること。
• 停止したパートンからのバック・スプラッシュというメカニズムを提案し、リッジとマーチ・コーン現象を同じ物理的過程の異なる現れと統一的に説明すること。
• リッジの性質とジェット吸収、$I_{AA}$ の関係を示す検証可能な予測を提示し、他のモデルと区別する手段を提供すること。

提案手法

• 停止したパートンを液体的媒体内の超音速源としてモデル化し、体積応力解放によって衝撃波を生成する。
• 衝突後の砂のジェットなど、マクロなスプラッシュ現象をアナロジーとして用い、中間体物質が逆方向に放出されることを説明する。
• リッジが停止したパートンの反対側に放出された物質に対応し、特徴的な角度でマーチ・コーンの波frontが形成されることを主張する。
• スプラッシュのダイナミクスによる速度ブーストにより、リッジの粒子スペクトルが包括的スペクトルよりもやや硬くなると予測する。
• $I_{AA}$ が核修正因子であることを踏まえ、リッジ生成率が $1 - I_{AA}$ に相関することを示し、パートン吸収確率と直接関係することを示唆する。
• 非対称な源の幾何学的形状から、方位角相関に $v_3$ フーリエ成分が存在すると予測する。これは反応面に定義された $v_2$ および $v_4$ とは独立している。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜリッジ生成率がトリガー粒子の運動量に依存しないのか、ジェット断片化の予想とは反対の結果となるのか？
• RQ2 なぜリッジの急速度分布が広く、準位相的急速度で±1.5の範囲にわたり一様に広がるのか？
• RQ3 リッジとマーチ・コーンが異なる角度領域に現れる場合、これらはどのように関連づけられるのか？
• RQ4 なぜリッジの粒子スペクトルは包括的スペクトルよりもわずかに硬く、傾きの差が約40–50 MeVとなるのか？
• RQ5 リッジは直接的なジェット信号ではなく、中間体の集団的反応として説明可能か？

主な発見

• リッジはトリガー・ジェットによって生成されるのではなく、クォーク・グルーオン・プラズマ内で停止したパートンの反対側に放出される中間体物質のバック・スプラッシュによって生じる。
• リッジの広い急速度分布は、アウェイ・サイド・ジェットの急速度スイングと系の縦方向拡張に起因する。
• リッジの粒子スペクトルは、スプラッシュのダイナミクスによる速度ブーストにより、包括的スペクトルよりもΔT ≈ 40–50 MeVだけ硬い。
• リッジ生成率は $1 - I_{AA}$ と相関しており、これはアウェイ・サイド・ジェットの吸収確率に比例することを示唆し、データでも同様の傾向が観測されている。
• リッジとマーチ・コーンは、停止したパートンからの衝撃波という共通の起源を持つため、統一された物理的メカニズムであると示唆される。
• 本モデルは、反応面に定義された $v_2$ および $v_4$ とは独立して、方位角相関に非ゼロの $v_3$ フーリエ成分が存在すると予測する。これは重要な検証可能なシグネチャを提供する。