[论文解读] Can hyperon/meson ratios in rare high multiplicity pp collisions at Large Hadron Collider energies provide signatures of mini-quark-gluon plasma formation?

V. Topor Pop, M. Gyulassy+3 more|arXiv (Cornell University)|Mar 29, 2012

High-Energy Particle Collisions Research被引用 2

一句话总结

本研究使用 HIJING/BB v2.0 模型模拟 √s = 7 TeV 条件下的高多重性质子-质子碰撞，探究增强的弦张力（κ）是否能模拟强纵向色场并解释超子/强子比值。当 κ 从最小截面的 2 GeV/fm 增加到高多重性事件的 5 GeV/fm 时，模型预测 (多)奇异重子/强子比值显著增强，表明这可能是 p+p 碰撞中形成微型夸克-胶子等离子体的可能信号。

ABSTRACT

We use the framework of the HIJING/BB v2.0 model to simulate high-multiplicity (HM) $p+p$ collision events at the Large Hadron Collider (LHC) to study observables sensitive to possible collective phenomena, such as strong longitudinal color fields (SLCF) modeled by an enhanced string tension ($\kappa$). We focus on the hyperon/meson yield ratios at center-of-mass (c.m.) energy $\sqrt{s}$ = 7 TeV, in the transverse momentum region, $1 < p_T < 4 $ GeV/{\it c}. For minimum bias events these ratios are well described assuming an energy dependence $\kappa = \kappa(s)= \kappa_{0} (s/s_{0})^{0.04} { m GeV/fm}$ ($\kappa_{0}$= 1 GeV/fm), giving a value $\kappa = 2$ GeV/fm at $\sqrt{s}$ = 7 TeV. We compare minimum bias (MB) events to simulated HM events assuming that $\kappa(MB)=2$ GeV/fm could grow to an extreme value of $\kappa(HM)=5$ GeV/fm that saturates the strangeness suppression factor. With this assumption the model predicts a very strong enhancement of (multi)strange baryon/meson ratios in HM events. If observed, such an enhancement could be also interpreted as a possible signature for formation in HM $p+p$ collision events of a deconfined but out of local thermal equilibrium {\em mini quark-gluon plasma} (mQGP).

研究动机与目标

• 探讨 LHC 能量下高多重性 pp 碰撞是否可能表现出通常与夸克-胶子等离子体相关的集体现象特征。
• 评估 HIJING/BB v2.0 模型中增强的弦张力（κ）是否能模拟强纵向色场并影响超子/强子产额比值。
• 确定高多重性事件中 κ 的极端值是否导致 (多)奇异重子/强子比值的可观测增强。
• 评估此类增强是否可作为 p+p 碰撞中形成去禁闭、非热平衡微型夸克-胶子等离子体的证据。

提出的方法

• 使用 HIJING/BB v2.0 事件生成器模拟 √s = 7 TeV 条件下的高多重性 pp 碰撞。
• 实现能量依赖的弦张力 κ(s) = κ₀(s/s₀)^0.04，其中 κ₀ = 1 GeV/fm，使得在 √s = 7 TeV 时 κ = 2 GeV/fm。
• 假设在高多重性事件中采用更高的 κ 值（5 GeV/fm）以模拟奇异性的抑制饱和。
• 在不同 κ 值下比较最小截面与高多重性事件中超子/强子产额比值。
• 比值分析聚焦于横动量区域 1 < pT < 4 GeV/c。
• 利用该模型检验极端 κ 值是否能再现增强的 (多)奇异重子/强子比值，作为微型夸克-胶子等离子体的信号。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 √s = 7 TeV 条件下，高多重性 pp 碰撞中增强的弦张力是否能再现观测到的超子/强子产额比值？
• RQ2 在高多重性事件中，当弦张力从 2 GeV/fm 增加到 5 GeV/fm 时，是否会导致 (多)奇异重子/强子比值显著增强？
• RQ3 此类增强是否可解释为 p+p 碰撞中瞬态、去禁闭、非热平衡微型夸克-胶子等离子体态形成的证据？
• RQ4 能量依赖的弦张力模型（κ(s)）在多大程度上能描述高多重性 pp 事件中的观测动力学？
• RQ5 高多重性事件中奇异性的抑制饱和是否与微型夸克-胶子等离子体的形成一致？

主要发现

• 当 κ = 2 GeV/fm 时，该模型能准确再现 √s = 7 TeV 条件下最小截面的超子/强子比值，与能量依赖的标度 κ(s) = κ₀(s/s₀)^0.04 一致。
• 在高多重性事件中将弦张力极端提升至 κ = 5 GeV/fm，会导致 (多)奇异重子/强子比值显著增强。
• 在高 κ 条件下预测的 (多)奇异重子/强子比值增强显著且明显区别于最小截面行为。
• 该增强被解释为高多重性 p+p 碰撞中形成去禁闭、非热平衡微型夸克-胶子等离子体的可能信号。
• 结果表明，此类信号可能在 1 < pT < 4 GeV/c 范围内可观测，为 LHC 实验提供了可检验的预测。
• 本研究为增强弦张力与小系统中集体现象及去禁闭信号之间的理论联系提供了框架。