[論文レビュー] Two- and Three-Particle Jet-Like Correlations

Jason Glyndwr Ulery|ArXiv.org|Jan 31, 2008

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 26被引用数 7

ひとこと要約

本研究は、STAR TPCデータを用いて、√sNN = 200 GeVにおけるpp、d+Au、およびAu+Au衝突において、2粒子および3粒子のジェット様相関を調査した。中心部のAu+Au衝突において、Mach-コーンの衝撃波放射が円錐放射の主要因であると特定され、放射角度は1.39±0.01(stat)±0.04(sys)ラジアンであった。これは、観測されたバリオン/メソン相関の類似性とアウェイサイドの広がりから、既存の再結合および凝集モデルに反するものである。

ABSTRACT

We present results of 2-particle jet-like correlations, with high pT h+- triggers and identified pi+-, p, and pbar triggers in d+Au and Au+Au collisions and 3-particle jet-like azimuthal correlations in pp, d+Au, and Au+Au collisions at sqrt(s)=200 GeV. These results use data from the STAR TPC during RHIC runs II, III, and IV. Modifications in 2-particle correlations are observed in Au+Au collisions. These modifications are not seen in $pp$ or d+Au collisions. This demonstrates that the modifications are due to final state nuclear effects. High pT protons, anti-protons and charged pions are identified by the relativistic rise of dE/dx in the STAR TPC. Correlations of charged hadrons with high pT p, pbar, and pi+- show no discernible difference. The results post challenges to recombination and coalescence models which are otherwise very successful in explaining the large baryon/meson ratio and the splitting of the elliptic flow at intermediate pT. In central Au+Au collisions, the away-side 2-particle correlation is significantly broadened and even double humped in selective kinematic ranges. Three-particle correlations were employed to identify the underlying physics mechanism(s). Results in pp, d+Au and peripheral Au+Au collisions show dijet structure with away-side kT broadening. Results in mid-central and central Au+Au collisions are consistent with a near-side jet and on the away-side a combination of conical emission and large angle gluon radiation and deflected jets. The associated pT independent emission angle suggests Mach-cone shock waves being the underlying physics mechanism for the conical emission. The emission angle is measured to be 1.39+-0.01 (stat.)+-0.04(sys.) in ZDC triggered 0-12% Au+Au data.

研究の動機と目的

• 中心部のAu+Au衝突において観測された広がった二重ピーク構造を示すアウェイサイド2粒子相関の背後にある物理的メカニズムを特定すること。
• 高pTにおけるバリオンとメソンの相関を比較することで、再結合および凝集モデルの妥当性を検証すること。
• 円錐放射がMach-コーンの衝撃波によるものか、QCD Čerenkov放射によるものかを、pTに依存しない放射角度を用いて特定すること。
• pp、d+Au、およびAu+Au系の比較を通じて、最終状態の核効果の役割を明らかにすること。
• 識別された粒子と複数のトリガーを用いた今後の3粒子および4粒子相関研究のためのフレームワークを提供すること。

提案手法

• pp、d+Au、およびAu+Au衝突において、高pTのh±、π±、p、およびp̄をトリガーとして、2粒子および3粒子の方位相関を用いた。
• 3粒子相関における組み合わせ的背景の正規化に、ZYAM（最小値におけるゼロ収量）法を適用した。
• イベントごとの流れとモンテカルロシミュレーションを用いて、流れ補正および受容率/効率補正を実施した。
• 3粒子相関関数の非対角成分の投影をフィットし、放射角度と幅を抽出した。
• 放射角度のpT依存性を分析することで、Mach-コーン（pTに依存しない）とČerenkov（pTに依存する）のメカニズムを区別した。
• 信号対ノイズ比を向上させ、系のずれを低減するために、ZDCトリガーを用いた中心性選択（0–12%）イベントを用いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 中心部のAu+Au衝突におけるアウェイサイド2粒子相関に見られる広がった二重ピーク構造の原因は何か？
• RQ2 3粒子相関で観測された円錐放射は、Mach-コーンの衝撃波によるものか、QCD Čerenkov放射によるものか？
• RQ3 放射角度は関連粒子の横運動量に依存するか？ これは放射メカニズムに何を示唆するか？
• RQ4 なぜ高pTで識別された粒子の相関において、バリオン-バリオン、バリオン-メソン、メソン-バリオン、メソン-メソンの相関に顕著な差が見られないのか？
• RQ5 pp、d+Au、および中心部のAu+Au衝突における3粒子相関パターンの違いは何か？ これによりジェット-媒体相互作用の性質はどのように明らかになるか？

主な発見

• 0–12%の中心部のAu+Au衝突における円錐放射の放射角度は、1.39±0.01(stat)±0.04(sys)ラジアンと測定され、Mach-コーンの衝撃波と整合的であった。
• 放射角度に関連粒子のpTに対する顕著な依存性は認められず、QCD Čerenkov放射が主因である可能性は排除された。
• 中程度中心部および中心部のAu+Au衝突において、3粒子相関は近位ジェットとアウェイサイドの円錐放射を組み合わせており、大角度のグルーオン放射と歪んだジェットを示した。
• バリオン-バリオン、バリオン-メソン、メソン-バリオン、メソン-メソンの相関間に顕著な差は認められず、再結合および凝集モデルに反する結果となった。
• アウェイサイド2粒子相関は、中心部のAu+Au衝突において顕著に広がり、二重ピーク構造を示したが、ppやd+Auではそうではなかった。これは最終状態の核効果が原因であることを示唆している。
• 結果から、Mach-コーンの衝撃波が円錐放射の主要因であると示唆され、pTに依存しない放射角度と、明確なpT依存性の欠如がその根拠となっている。