[论文解读] A simple model to include initial-state and hot-medium effects in the computation of quarkonium nuclear modification factor

Miguel Ángel Escobedo, E. G. Ferreiro|arXiv (Cornell University)|Oct 23, 2021

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 38被引用 3

一句话总结

该论文提出了一种简单的分析框架，通过结合初态核效应（利用包含遮蔽效应的核部分子分布函数）和热介质演化（通过温度依赖的存活概率），计算重夸克偶素在重离子碰撞中的核修改因子。该方法采用Glauber模型与能量密度标度，将碰撞的中心度与介质温度关联起来，从而在无需求解完整输运方程的情况下，统一处理初态与介质效应。

ABSTRACT

Quarkonium suppression is one of the more useful observables to obtain information about the hot medium created in ultrarelativistic heavy-ion collisions. In this manuscript, we discuss a simple way to implement both the initial-state effects and the hot-medium evolution, and to compute the quarkonium nuclear modification factor if the survival probability for a bound state at a given energy density is known. Based on the Glauber model, the temperature of the evolving medium and the centrality dependence of the nuclear modification factor will be analysed.

研究动机与目标

• 开发一种可计算的重夸克偶素核修改因子方法，以同时包含初态核效应与热介质演化。
• 利用基于Pomeron的分析模型，将质子-核碰撞中的核遮蔽效应纳入重夸克偶素产生初态。
• 通过Glauber模型与参与核子密度，将介质中的初始能量密度与温度与碰撞中心度关联起来。
• 提供一种实用的方案，用于在重夸克偶素计算中结合初态与介质效应，而无需进行完整的动力学模拟。
• 通过使用真实的、与中心度相关的能量密度与温度分布，展示该方法的可行性与一致性。

提出的方法

• 使用具有Woods-Saxon核密度分布的Glauber模型，计算核-核碰撞中参与核子数（Npart）与二体碰撞数（Ncoll）。
• 应用文献[19]中的分析遮蔽模型，计算部分子分布函数的初态修正，通过多次Pomeron交换建模核效应。
• 假设在给定横向位置的初始能量密度ǫi与参与核子数（Npart）成正比，依据关系ǫi ∝ dNπ/dη ∝ Npart。
• 通过T ∝ ǫi^{1/4}将介质温度T与能量密度关联，利用相对论性气体的Stefan-Boltzmann定律。
• 引入作为温度函数的重夸克偶素态存活概率S(T)，以编码热介质效应，如解离与再结合。
• 通过RAA = (S_survival × S_initial) / (S_initial,pp) 计算核修改因子，其中S_initial代表初态遮蔽，S_survival代表介质诱导的抑制。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何以简单、分析性的方式一致地将初态核效应（遮蔽）纳入重夸克偶素RAA计算？
• RQ2 重离子碰撞中初始介质温度的中心度依赖性如何？其与参与核子数的关系是什么？
• RQ3 如何在单一框架中定量结合初态遮蔽与热介质抑制效应，用于重夸克偶素RAA计算？
• RQ4 当在多重产生模型中引入初态遮蔽时，假设ǫi ∝ Npart在多大程度上仍然成立？
• RQ5 基于Glauber与热标度的简单模型能否再现不同中心度下重夸克偶素RAA的定性特征？

主要发现

• 当包含遮蔽效应时，初始能量密度ǫi可良好地近似为ǫi ∝ Npart，验证了使用Npart作为初始介质条件代理的合理性。
• 介质温度按T ∝ Npart^{1/4}变化，表现出随碰撞中心度增加而上升的清晰中心度依赖性。
• 该模型成功再现了中心碰撞中重夸克偶素RAA抑制的定性趋势，抑制程度更强，源于初态与介质效应的共同作用。
• 初态遮蔽的引入降低了初始态的有效重夸克偶素产额，必须予以考虑，以避免高估介质中的抑制程度。
• 该框架允许将任意温度依赖的存活概率S(T)直接代入，从而灵活模拟不同的热介质动力学。
• 该方法在计算效率上显著优于完整输运模拟，同时保留了关键物理要素：初态效应与介质演化。