[論文レビュー] The CGC and the Glasma: Two Lectures at the Yukawa Insitute

Larry McLerran|arXiv (Cornell University)|Nov 14, 2010

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 16被引用数 22

ひとこと要約

この論文は、QCDの高密度グルーオン極限から導かれる高エネルギー強子衝突における物質の基本的状態として、カラーレースコンデンゲート（CGC）とグラスマを提示する。CGCは、高エネルギーにおけるハドロンの波動関数を、一様で飽和したグルーオン系として記述するものであり、二つのCGCの衝突によって生じる一時的で、極めて一様で強い場の状態としてグラスマが出現する。グラスマはその後、クォーキュール・グルーオンプラズマに進化する。主な貢献は、小xグルーオンの飽和、古典的ヤン・ミルズ力学、そして重イオン衝突における初期時空の流体力学的挙動を統合する枠組みを提供することにある。

ABSTRACT

These lectures concern the theory of the Color Glass Condensate (CGC) and the Glasma. These are forms of matter that control the earliest times in hadronic collisions. I will motivate the CGC and Glasma from simple physical considerations, and provide a sketchy derivation from QCD. There will be some discussion of experimental tests of these ideas.

研究の動機と目的

• カラーレースコンデンゲート（CGC）をハドロン波動関数の高エネルギー極限として物理的かつ直感的な理解を獲得すること。
• 二つのCGCの衝突によって生じる一時的で一様で高エネルギー密度の状態としてのグラスマを記述すること。
• CGCとグラスマがクォォーク・グルーオンプラズマの形成にどのように関係するか、またレッジ構造や多粒子相関といった実験的観測量にどのように結びつくかを明らかにすること。
• 古典的ヤン・ミルズ方程式とブースト不変解を用いて、重イオン衝突の初期条件の理論的基盤を提供すること。
• グラスマにおけるトポロジカルな電荷フラクチュエーションとキラル効果が、CP対称性の破れやキラル磁気効果に与える影響を検討すること。

提案手法

• 高エネルギー衝突をモデル化するため、Bjorkenのローレンツ収縮されたハドロンの時空的図像を用いる。
• ライトコーン座標とラピディティ変数を用いて、運動量空間と座標空間のラピディティを関連づけ、ブースト不変性を確立する。
• 小xグルーオンが高相空間密度を示す高エネルギーハドロン波動関数の普遍的極限としてCGCを導出する。
• 後退および前進のライトコーン上でのゲージ場配置を用いて、グラスマの古典的ヤン・ミルズ解を構築する。
• 縦方向の膨張と流体力学的挙動の可能性をモデル化するため、ブースト不変解（A± ∝ x±α±(τ, xT)）を導入する。
• ブースト不変解への摂動を用いてグラスマの乱流不安定性を分析し、熱化への道筋を示唆する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 QCDの高密度グルーオン極限が、一様で飽和した状態と呼ばれるカラーレースコンデンゲートへどのように導くのか？
• RQ2 二つのCGCの衝突によって生じるグラスマを記述する古典的場の配置と力学は何か？
• RQ3 グラスマの初期条件が、重イオン衝突における観測可能な相関（例：レッジ構造）をどのように生じさせるのか？
• RQ4 グラスマが乱流不安定性と熱化を経て、クォォーク・グルーオンプラズマに進化する可能性はどの程度か？
• RQ5 トポロジカル電荷フラクチュエーションとキラル効果がグラスマに与える役割と、それらの実験的シグナルは何か？

主な発見

• CGCは、高エネルギーにおけるハドロン波動関数の極限として出現し、相空間密度が ~1/αS の小xグルーオンが支配的であり、古典的場の記述が可能になる。
• グラスマは、二つの衝突するCGCの間で生じる一時的で一様な状態であり、等しい強さの色電場および磁場を有し、典型的スケールは ~1/Qsat である。
• グラスマは乱流不安定性を示し、熱化および流体力学的挙動へと進化する可能性を有し、クォォーク・グルーオンプラズマ形成の可能性のあるメカニズムを提供する。
• グラスマは粒子生成数の負の二項分布を予測し、RHICおよびLHCのレッジ構造およびpT/Qsatにおけるスケーリングと整合的である。
• グラスマは、横運動量スペクトルのエネルギーおよび生成数依存性の理論的根拠を提供し、LHCのpp衝突データはCGC予測と整合するスケーリングを示している。
• グラスマにおけるトポロジカル電荷フラクチュエーションは、キラル効果（例：キラル磁気効果）を引き起こす可能性があり、重イオン衝突の観測量における実験的シグナルをもたらす可能性がある。