[論文レビュー] The centrality dependence of elliptic flow at LHC

H. J. Drescher, Adrian Dumitru+1 more|ArXiv.org|Jun 12, 2007

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、非摂動的散乱断面積の仮定に基づき、LHCにおけるPb-Pb衝突における楕円流れ（$v_2$）の中心性依存性を、非一様性スケーリングとKnudsen数による理想流体力学からのずれをパラメータ化した流体力学モデルを用いて予測している。$v_2$は$N_{\text{part}} \approx$ 60–80の周囲で最大値に達し、仮定された一部粒子の散乱断面積に応じて、流体力学的限界の80–90%の値を示す。また、$v_2$は初期状態のフラクチュエーションおよび系サイズ効果に敏感であることが判明した。

ABSTRACT

We present predictions for the centrality dependence of elliptic flow at mid-rapidity in Pb-Pb collisions at the LHC.

研究の動機と目的

• LHCにおけるPb-Pb衝突における中間ラピディティ領域の楕円流れ（$v_2$）の中心性依存性を予測すること。
• 色ガラスコンデンエート（CGC）モデルを用いて、初期状態のフラクチュエーションと系サイズが$v_2$に与える影響を評価すること。
• Knudsen数パラメータ化を用いて、粘性補正が$v_2$に与える影響を評価すること。
• LHCエネルギーにおける部分粒子の散乱断面積$\sigma$および流体力学的限界$h$に対する$v_2$の感受性を特定すること。

提案手法

• 非一様性スケーリングを用いる：$v_2 = \frac{h\varepsilon}{1 + K/0.7}$、ここで$\varepsilon$は初期空間的非一様性である。
• Knudsen数$K = \left(\frac{\sigma}{S}\frac{dN}{dy}\frac{1}{\sqrt{3}}\right)^{-1}$を用いて理想流体力学からのずれをモデル化し、$\sigma$を自由パラメータとして扱う。
• RHICからLHCへの初期条件の外挿に、飽和スケール$Q_s$の固定結合および走行結合の進化を用いたCGCフレームワークを適用する。
• RHICデータに基づき、LHCでは$h = 0.22$を仮定し、$\sigma = 5.5$ mbおよび$\sigma \sim 1/T^2 \approx 3.3$ mb（粘性効果）を検討する。
• CGCの外挿から$dN/dy$および$S$を計算し、固定結合では3倍、走行結合では2.4倍の倍率で多重度が増加する。
• 参加核子のフラクチュエーションによって$\varepsilon$を強化することで、データとの整合性を高め、$v_2$の中心性傾向を予測する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LHCにおける$\sqrt{s_{NN}} = 5.5$ TeVのPb-Pb衝突において、楕円流れ（$v_2$）は中心性にどのように依存するか？
• RQ2 参加核子の位置における初期状態のフラクチュエーションが、LHCにおける$v_2$をどの程度向上させるか？
• RQ3 部分粒子の散乱断面積$\sigma$によってパラメータ化された粘性補正が、$v_2$の大きさと形状にどのように影響するか？
• RQ4 LHCにおける$N_{\text{part}}$関数としての$v_2$の最大値はどのようになるか、そしてそのピークはどの中心性で現れるか？
• RQ5 固定結合対走行結合のCGC進化スキームの違いが、予測された$v_2$の中心性依存性にどのように影響するか？

主な発見

• 予測された$v_2$は、仮定された部分粒子の散乱断面積に応じて$N_{\text{part}} = 60$から$80$の間で最大値に達する。
• $\sigma = 5.5$ mbの場合、中心的衝突では$v_2$は流体力学的限界のおよそ90%に達する。
• $\sigma \sim 1/T^2 \approx 3.3$ mbの場合、中心的衝突では$v_2$は流体力学的限界のおよそ80%に達する。
• 固定結合進化では、走行結合進化に比べて非一様性$\varepsilon$が10%大きい。
• 多重度は、固定結合ではRHICからLHCにかけて3倍、走行結合では2.4倍に増加する。
• モデルは、$v_2$が流体力学的限界と粘性補正曲線の間にあると予測しており、全体の正規化係数は制約なしに残っている。