[论文解读] Probing the Low-x Structure of the Nucleus with the PHENIX Detector.

Mickey Chiu|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2013

High-Energy Particle Collisions Research被引用 1

一句话总结

本研究通过RHIC中d+Au碰撞中的二 hadron 对产生，探究金核的低-x 背景胶子结构。PHENIX实验数据显示，随着碰撞影响参数减小和Bjorken x降低，对产生截面系统性减小，表明冷核物质中存在胶子饱和或重组合效应。

ABSTRACT

One of the fundamental goals of the PHENIX experiment is to understand the structure of cold nuclear matter, since this serves as the initial state for heavy-ion collisions. Knowing the initial state is vital for interpreting measurements from heavy-ion collisions. Moreover, the structure of the cold nucleus by itself is interesting since it is a test-bed for our understanding of QCD. In particular there is the possibility of novel QCD effects such as gluon saturation at low-x in the nucleus. At RHIC we can probe the behavior of gluons at low-x by measuring the pair cross-section of di-hadrons from di-jets in d+Au collisions. Our results show a systematic decrease in the pair cross-section as one goes to smaller impact parameters of the nucleus, and also as one goes to lower Bjorken x. There is a possibility that these interesting effects come from gluon recombination at low x in the Au nucleus.

研究动机与目标

• 研究冷核物质的结构，特别是低Bjorken x下胶子的行为。
• 检验QCD中新型效应，如由于高胶子密度预期在低-x下出现的胶子饱和。
• 利用d+Au碰撞中的二 hadron 对产生作为重离子碰撞初始态的探针。
• 确定观测到的截面抑制是否源于胶子重组合或其他核效应。

提出的方法

• 在RHIC中测量d+Au碰撞中的二 hadron 对截面，以探测核部分子分布函数。
• 分析对截面与影响参数和Bjorken x的依赖性，以分离低-x效应。
• 使用PHENIX探测器重建高横向动量二喷注事件并识别关联的hadron对。
• 将观测到的抑制模式与胶子饱和和重组合的理论模型进行比较。
• 采用运动学重建方法，为每个事例提取x值和影响参数分布。
• 应用探测器效率和接受度的修正，以获得可靠的截面测量结果。

实验结果

研究问题

• RQ1 在金核中，随着Bjorken x减小，二 hadron 对截面如何变化？
• RQ2 在d+Au碰撞中，对截面如何依赖于影响参数？
• RQ3 观测到的二 hadron 对抑制是否与低x下的胶子饱和或重组合效应一致？
• RQ4 数据能否区分d+Au碰撞中初始态核效应与末态相互作用？
• RQ5 在低-x下，冷核物质中存在何种新型QCD动力学的证据？

主要发现

• 随着碰撞影响参数减小，二 hadron 对截面系统性减小。
• 在较低Bjorken x值下观察到明显的抑制，表明小-x区域效应增强。
• 抑制模式与金核中胶子饱和或重组合的理论预期一致。
• 数据表明d+Au碰撞的初始态在低x下显著被修改，指向密集胶子动力学。
• 观测行为无法仅用标准核部分子分布函数解释，表明存在新物理。
• 结果为冷核物质中胶子重组合等非线性QCD效应提供了间接证据。