[论文解读] Azimuthal anisotropy of jet particles in p-Pb and Pb-Pb collisions at $ \sqrt{{ extrm{s}}_{ extrm{NN}}} $ = 5.02 TeV

Acharya, Shreyasi, Adamova, Dagmar+1042 more|arXiv (Cornell University)|Dec 23, 2022

High-Energy Particle Collisions Research被引用 1

一句话总结

本研究首次利用CERN的ALICE实验，在√sNN = 5.02 TeV的高多重数p–Pb和半中央Pb–Pb碰撞中测量了喷射子粒子的pT微分方位各向异性（v2）。一种新颖的三粒子关联技术揭示了在低pT下，p–Pb碰撞中v2为正值，显著性达6.8σ，且在不确定度范围内与pT无关，表明尽管模型存在高估，部分子相互作用在其中起着关键作用。

ABSTRACT

The azimuthal anisotropy of particles associated with jets (jet particles) at midrapidity is measured for the first time in p-Pb and Pb-Pb collisions at $ \sqrt{{ extrm{s}}_{ extrm{NN}}} $ = 5.02 TeV down to transverse momentum (p$_{T}$) of 0.5 GeV/c and 2 GeV/c, respectively, with ALICE. The results obtained in p-Pb collisions are based on a novel three-particle correlation technique. The azimuthal anisotropy coefficient v$_{2}$ in high-multiplicity p-Pb collisions is positive, with a significance reaching 6.8σ at low p$_{T}$, and its magnitude is smaller than in semicentral Pb-Pb collisions. In contrast to the measurements in Pb-Pb collisions, the v$_{2}$ coefficient is also found independent of p$_{T}$ within uncertainties. Comparisons with the inclusive charged-particle v$_{2}$ and with AMPT calculations are discussed. The predictions suggest that parton interactions play an important role in generating a non-zero jet-particle v$_{2}$ in p-Pb collisions, even though they overestimate the reported measurement. These observations shed new insights on the understanding of the origin of the collective behaviour of jet particles in small systems such as p-Pb collisions, and provide significant stringent new constraints to models.[graphic not available: see fulltext]

研究动机与目标

• 测量在√sNN = 5.02 TeV下高多重数p–Pb和Pb–Pb碰撞中与喷射子相关联的粒子的方位各向异性（v2）。
• 研究在小系统（如p–Pb碰撞）中类似集体行为的起源，其中末态效应预计可忽略不计。
• 检验部分子相互作用或初态效应是否在小系统中产生喷射子粒子的非零v2。
• 通过与AMPT模拟结果比较，为输运和流体动力学模型提供严格约束。
• 阐明低横动量下介质效应在喷射子粒子各向异性中的作用。

提出的方法

• 采用一种新颖的三粒子关联技术，提取p–Pb碰撞中喷射子粒子的v2，避免喷射子重建带来的偏差。
• 测量p–Pb碰撞中pT = 0.5 GeV/c以下及Pb–Pb碰撞中pT = 2 GeV/c以下的v2，均在快度中点区域进行。
• 对方位粒子分布进行傅里叶分解：d²N/dpTdϕ = (1/2π)(dN/dpT)[1 + 2∑vn(pT)cos(n(ϕ − Ψn))]。
• 利用前向多重度探测器（FMD）和V0探测器进行事例选择，并通过p–Pb中的长程关联提取v2。
• 将结果与包含性带电粒子v2测量结果及AMPT模型预测进行比较。
• 通过改变轨迹选择、事例混合及探测器响应修正，估算系统误差。

实验结果

研究问题

• RQ1 在√sNN = 5.02 TeV的高多重数p–Pb碰撞中，喷射子粒子的方位各向异性（v2）是否存在？若存在，其大小和pT依赖性如何？
• RQ2 p–Pb碰撞中喷射子粒子的v2与Pb–Pb碰撞中包含性带电粒子及重建喷射子的v2相比如何？
• RQ3 如AMPT模型预测所示，部分子相互作用或初态效应在小系统中非零v2的产生中贡献程度如何？
• RQ4 为何p–Pb碰撞中喷射子粒子的v2与pT无关，而Pb–Pb碰撞中则存在pT依赖性？
• RQ5 所观测到的v2值对小系统中集体行为的形成（包括潜在的QGP液滴）有何启示？

主要发现

• 在高多重数p–Pb碰撞中观测到喷射子粒子的正v2，低pT（pT ≈ 0.5 GeV/c）下显著性达6.8σ。
• p–Pb碰撞中喷射子粒子的v2在实验不确定度范围内与pT无关，与Pb–Pb碰撞中观察到的pT依赖性v2形成鲜明对比。
• p–Pb碰撞中v2的幅度小于半中央Pb–Pb碰撞，表明小系统中集体效应较弱。
• AMPT模型预测的v2高于实测值，表明部分子相互作用虽重要但不足以完全解释实验数据。
• 结果挑战了仅将喷射子粒子各向异性归因于末态效应的模型，表明初态或介质诱导动力学可能更为关键。
• 研究结果为小系统中集体行为模型提供了新的、严格的约束，尤其强调了部分子相互作用在生成v2中的作用。