[論文レビュー] Quarkonium spectral functions with complex potential

Chuan Miao, Á. Mócsy+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 20, 2010

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 15

ひとこと要約

本稿は、格子QCDデータで制約された実部と摂動計算で得られた虚部を持つ複素ポテンシャルを用いたポテンシャルモデルを用いて、クォーカン・グルーオンプラズマにおけるクォーカン・スペクトル関数を調査する。虚部がクォーカン状態の融解を著しく加速することが判明し、J/ψは245 MeV以上で、Υ(1S)は450 MeV以上で溶解する。これは、媒体中における散逸効果がスペクトル関数において極めて重要な役割を果たすことを示している。

ABSTRACT

We study quarkonium spectral functions at high temperatures using potential model with complex potential. The real part of the potential is constrained by the lattice QCD data on static quark anti-quark correlation functions, while the imaginary part of the potential is taken from perturbative calculations. We find that the imaginary part of the potential has significant effect on quarkonium spectral functions, in particular, it leas to the dissolution of the 1S charmonium and excited bottomonium states at temperatures about 250 MeV and melting of the ground state bottomonium at temperatures slightly above 450 MeV.

研究の動機と目的

• 高温における媒体由来の虚部がクォーカンポテンシャルに与える影響がスペクトル関数に与える影響を調査すること。
• 複素ポテンシャルの導入が、特にユークリッド時間領域において格子QCD相関関数との整合性をどのように改善するかを評価すること。
• チャロンニウムおよびボトニウムの状態が、現実的な媒体効果を考慮した場合に温度依存的に生存する条件を特定すること。
• スペクトル関数が摂動的形と一致しない場合、ポテンシャルモデルが基底状態ボトニウム相関関数をどの程度正しく記述できるかを検討すること。

提案手法

• ポテンシャルの実部は、静的クォーク-反クォーク相関関数の格子QCDデータを用い、最大結合ポテンシャルモデルから導出される。
• 虚部は、Laineら（2006年）が導出したハード・サーマル・ループ近似における摂動計算からとられる。
• クォーカンスペクトル関数は、pNRQCDにインspiredされたフレームワーク内で複素ポテンシャルを用いて数値的に計算される。
• ユークリッド時間相関関数は、逆ラプラス変換を用いてスペクトル関数から再構築され、高エネルギー領域での摂動的形への一致は行わない。
• 計算された相関関数と再構築された相関関数の比、G(τ,T)/G_rec(τ,T) を評価し、格子データとの整合性をテストする。
• 分析は、チャロンニウム（J/ψ）およびボトニウム（Υ(1S)）状態に焦点を当て、励起P波状態にも特に注意を払う。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ポテンシャルに虚部を含めることで、クォーカン状態のスペクトル関数にどのような影響が生じるか？
• RQ2 媒体効果を複素ポテンシャルでモデル化した場合、J/ψおよびΥ(1S)状態はどの温度で融解するか？
• RQ3 格子データがほぼ1に近い挙動を示しているにもかかわらず、虚部を含めた場合にボトニウムチャンネルでG(τ,T)/G_rec(τ,T)の比が1から逸脱する理由は何か？
• RQ4 高エネルギー領域での一致をとらずに、複素ポテンシャルを有するポテンシャルモデルが、格子QCD相関関数をどの程度再現できるか？

主な発見

• ポテンシャルの虚部により、245 MeVを超える温度でJ/ψピークが消失し、クォーカン・グルーオン・プラズマ中での急速な融解が示された。
• Υ(1S)の基底状態ボトニウムピークは450 MeVよりわずかに高い温度で消失し、逐次的融解パターンと整合的である。
• 虚ポテンシャルの導入により、チャロンニウムではG(τ,T)/G_rec(τ,T)の比が顕著に低下するが、それでも1に近いまま維持される。これは、媒体由来の幅と減衰が生じていることを示している。
• ボトニウムでは、虚部を含めた場合に比が1から著しく逸脱するため、ポテンシャルモデルが高エネルギー領域での一致なしでは格子相関関数を正しく再現できないことが示された。
• 9.7 GeVを超える励起ボトニウム状態は、ユークリッド相関関数にほとんど影響を及ぼさず、有限温度下での相関関数に大きな変化をもたらさないことが示された。
• 本研究は、散逸効果が複素ポテンシャルに符号化されており、QGPにおけるクォーカンスペクトル関数および解離の正しく記述に不可欠であると結論づけた。