[论文解读] Measurements of Dielectron Production in Au$+$Au Collisions at $\sqrt{s_{NN}}$= 27, 39, and 62.4 GeV from the STAR Experiment

STAR Collaboration, J. Adam+356 more|arXiv (Cornell University)|Oct 24, 2018

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 1被引用 5

一句话总结

本论文利用RHIC的STAR探测器，测量了在√sNN = 27、39和62.4 GeV能量下中心区域Au+Au碰撞中的双电子产额。结果表明，在归一化为带电粒子多重数后，0.4 < Mll < 0.75 GeV/c²质量区间内的积分双电子过量产额无显著能量依赖性，与致密核物质中ρ介子展宽的模型一致，支持其与规范性对称性 restoration 的关联。

ABSTRACT

We report systematic measurements of dielectron ($e^{\pm}e^{\pm}$) invariant-mass $M_{ee}$ spectra at mid-rapidity in Au+Au collisions at $\sqrt{s_{NN}}$ = 27, 39, and 62.4 GeV taken with the STAR detector at the Relativistic Heavy Ion Collider. For all energies studied, a significant excess yield of dielectrons is observed in the low-mass region (0.40$ &lt; M_{ee} &lt; 0.75$ MeV/$c^2$) compared to hadronic cocktail simulations at freeze-out. Models that include an in-medium broadening of the $ρ$-meson spectral function consistently describe the observed excess. In addition, we report acceptance-corrected dielectron-excess spectra for Au+Au collisions at mid-rapidity ($\left|y_{ee} ight|$ $

研究动机与目标

• 测量在一系列碰撞能量下中心区域Au+Au碰撞中的双电子产额，以探究强相互作用物质的性质。
• 研究低质量双电子过量（LMR）在ρ介子质量区域的能量依赖性。
• 测试在高温致密核物质中ρ介子谱函数修改的理论模型。
• 评估规范性对称性 restoration 在介质中双电子产额变化中的作用。
• 提供与之前RHIC束能扫描结果互补的数据，将覆盖范围扩展至更高能量。

提出的方法

• 利用RHIC的STAR探测器，在√sNN = 27、39和62.4 GeV下，对最小触发截面、0–80%最中心的Au+Au碰撞收集数据。
• 通过蒙特卡罗模拟对探测器接受度和效率进行修正，重建双电子不变质量谱。
• 通过从测量数据中减去强子混合物（不包括真空ρ衰变）提取双电子过量产额。
• 将过量产额归一化为dNch/dy（带电粒子多重数），以最小化碰撞几何和中心度的涨落影响。
• 系统误差通过接受度修正、本底估计和探测器能量分辨率进行评估。
• 通过Rapp等人、Endres等人以及PHSD计算与模型进行比较，以解释LMR的能量依赖性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在√sNN = 27–62.4 GeV范围内，Au+Au碰撞中的低质量双电子过量是否表现出显著的能量依赖性？
• RQ2 在ρ介子区域的双电子产额与包含致密物质中ρ介子展宽的模型预测相比如何？
• RQ3 所观测到的双电子过量是否与热密介质中规范性对称性 restoration 一致？
• RQ4 与√sNN = 19.6和200 GeV时的先前测量相比，归一化后的过量产额结果如何？
• RQ5 重子密度和介质效应在塑造低质量区域双电子谱中的作用是什么？

主要发现

• 在0.4–0.75 GeV/c²质量区间内，归一化后的积分双电子过量产额在√sNN = 27、39和62.4 GeV下无统计显著的能量依赖性。
• 测量结果与包含致密核物质中ρ介子展宽的模型计算结果在统计上一致。
• 结果与最小触发碰撞中总重子密度在√sNN > 20 GeV时近似恒定的预期一致。
• 数据与之前在√sNN = 19.6 GeV的测量结果以及在√sNN = 17.3 GeV的In+In碰撞中NA60实验的结果一致。
• 缺乏强烈能量依赖性支持了双电子产额主要由介质效应（如ρ介子谱展宽）主导的模型。
• 研究结果表明，LMR过量主要由介质修饰驱动，而非真空ρ衰变或其他混合物贡献。