[论文解读] Propagation of heavy baryons in heavy-ion collisions. II: observables and predictions

Santosh K. Das, Juan M. Torres-Rincón+3 more|arXiv (Cornell University)|Apr 19, 2016

High-Energy Particle Collisions Research被引用 11

一句话总结

本研究利用夸克胶子等离子体（QGP）和强子相中的朗之万动力学，结合彼得森 fragmentation 函数，计算了在 RHIC 和 LHC 能量下重离子碰撞中 $\backslashLambda_c$ 和 $\backslashLambda_b$ 重子的核子抑制因子 $R_{AA}$ 与椭圆流 $v_2$。研究发现，$v_2$ 受到显著的强子介质效应影响，而 $R_{AA}$ 对强子相散射过程不敏感，表明 $\Lambda_c/D$ 与 $\Lambda_b/B$ 比值可反映 QGP 的强子化机制。

ABSTRACT

The drag and diffusion coefficients of heavy baryons ($\Lambda_c$ and $\Lambda_b$) in the hadronic phase created in the latter stage of the heavy-ion collisions at RHIC and LHC energies have been evaluated recently. In this work we compute some experimental observables, such as the nuclear suppression factor $R_{AA}$ and the elliptic flow $v_2$ of heavy baryons at RHIC and LHC energies, highlighting the role of the hadronic phase contribution to these observables, which are going to be measured at Run 3 of LHC. For the time evolution of the heavy quarks in the QGP and heavy baryons in the hadronic phase we use the Langevin dynamics. For the hadronization of the heavy quarks to heavy baryons we employ Peterson fragmentation functions. We observe a strong suppression of both the $\Lambda_c$ and $\Lambda_b$. We find that the hadronic medium has a significant impact on the heavy-baryon elliptic flow whereas the impact of hadronic medium rescattering is almost unnoticeable on the nuclear suppression factor. The last implies that the $\Lambda_c/D$ and $\Lambda_b/B$ ratio should reflect the hadronization mechanism of the QGP.

研究动机与目标

• 计算在 RHIC 和 LHC 能量下重离子碰撞中 $\backslashLambda_c$ 与 $\backslashLambda_b$ 重子的实验可观测量——$R_{AA}$ 与 $v_2$。
• 评估强子相在重离子碰撞中对重子最终可观测量的贡献，特别是 LHC 第三阶段运行期间的影响。
• 研究强子介质效应如何影响重子的椭圆流与核子抑制。
• 确定 $\Lambda_c/D$ 与 $\Lambda_b/B$ 比值是否可作为 QGP 强子化机制的探测器。

提出的方法

• 采用朗之万动力学模拟夸克胶子等离子体（QGP）中重夸克的时间演化，以及强子相中重子的演化过程。
• 将强子介质中的阻力系数与扩散系数作为输入，用于重子的朗之万方程。
• 应用彼得森 fragmentation 函数，模拟重夸克向 $\backslashLambda_c$ 与 $\backslashLambda_b$ 重子的强子化过程。
• 计算在 RHIC 与 LHC 能量下，中心与外围碰撞中 $\backslashLambda_c$ 与 $\backslashLambda_b$ 的核子抑制因子 $R_{AA}$ 与椭圆流 $v_2$。
• 通过分离 QGP 阶段与强子相阶段的贡献，以隔离后者对可观测量的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 RHIC 与 LHC 能量下，强子相如何影响 $\backslashLambda_c$ 与 $\backslashLambda_b$ 重子的 $R_{AA}$？
• RQ2 强子介质在多大程度上影响重子的椭圆流 $v_2$？
• RQ3 $\Lambda_c/D$ 与 $\Lambda_b/B$ 比值能否作为 QGP 强子化机制的指示器？
• RQ4 强子介质中的阻力系数与扩散系数如何塑造重子的最终可观测量？

主要发现

• 无论是 $\backslashLambda_c$ 还是 $\backslashLambda_b$ 重子，其 $R_{AA}$ 均表现出强烈抑制，表明在 QGP 与强子介质中均存在显著能量损失。
• 强子介质对重子的椭圆流 $v_2$ 有显著影响，改变了其各向异性流的模式。
• 强子介质中的散射对核子抑制因子 $R_{AA}$ 的影响可忽略不计，表明 $R_{AA}$ 主要由 QGP 效应主导。
• $R_{AA}$ 对强子散射不敏感，暗示 $\Lambda_c/D$ 与 $\Lambda_b/B$ 比值主要由 QGP 强子化机制决定。