[论文解读] Charm Production at RHIC

M. X. Liu|ArXiv.org|May 28, 2004

High-Energy Particle Collisions Research被引用 8

一句话总结

本文报告了RHIC上PHENIX与STAR实验在$√s_{NN}=200$ GeV的p-p、d-Au和Au-Au碰撞中关于开放底夸克与$J/\psi$产生初步结果。结果表明，开放底夸克产生在d-Au与Au-Au体系中均符合二元缩放规律，表明介质影响不显著；而d-Au中前向快度区观察到$J/\psi$抑制，提示胶子遮蔽效应。

ABSTRACT

The latest results for open charm and $J/ψ$ production in p-p, d-Au and Au-Au from the PHENIX and STAR experiments at $\sqrt{s_{NN}}=200$ GeV at RHIC are presented. The preliminary data show open charm production follows binary scaling in d-Au and Au-Au collisions at RHIC. In d-Au collisions, a suppression in $J/ψ$ production has been observed at the forward rapidity (d direction), at the backward rapidity (Au direction), $J/ψ$ production seems strongly dependent on collisions centrality. The implications of heavy flavor production in cold (d-Au) and hot (Au-Au) nuclear media at RHIC are discussed.

研究动机与目标

• 在$√s_{NN}=200$ GeV下测量p-p、d-Au与Au-Au碰撞中的开放底夸克与$J/\psi$产生，以探究冷核物质与热核物质效应。
• 确定在Au-Au碰撞中形成的高温高密度介质内，开放底夸克产生是否增强或抑制。
• 研究d-Au碰撞中部分子遮蔽、能量损失与再组合等核介质效应对$J/\psi$产生的影响。
• 建立p-p碰撞中重夸克产生的基线，以在Au-Au碰撞中分离介质效应。
• 评估d-Au碰撞中$J/\psi$产生在前向与后向快度区的中心度依赖性。

提出的方法

• 通过背景扣除法，在$|\eta|<0.35$范围内测量p-p、d-Au与Au-Au碰撞中的非光子电子谱，以分离开放底夸克与底夸克贡献。
• 利用Glauber模型估算中心度依赖分析中的平均二元碰撞数$\langle N_{\text{coll}} \rangle$。
• 应用核修改因子$R_{dA} = \frac{1}{2 \times 197} \frac{d\sigma^{dAu}/dy}{d\sigma^{pp}/dy}$，量化d-Au中$J/\psi$相对于p-p的抑制程度。
• 使用$R_{CP} = \frac{\text{在中心度区间中的产率}}{\text{在最外围中心度区间的产率}}$研究d-Au中$J/\psi$产生的中心度依赖性。
• 在强子衰变道（如$D^0 \to \pi^- K^+$）中重建$D^{0,\pm}$与$D^{*}$介子，以在STAR实验中直接测量开放底夸克。
• 比较不同体系中经$<N_{\text{coll}}>$缩放后的电子与$J/\psi$产率，以检验二元缩放假说。

实验结果

研究问题

• RQ1 d-Au与Au-Au碰撞中开放底夸克产生是否符合二元缩放，表明介质影响不显著？
• RQ2 d-Au碰撞中前向快度区是否观察到$J/\psi$抑制？其对胶子遮蔽意味着什么？
• RQ3 在d-Au碰撞中，$J/\psi$产生在后向快度区如何依赖于碰撞中心度？
• RQ4 部分子能量损失与再组合等竞争效应在核碰撞中对$J/\psi$产率的影响程度如何？
• RQ5 d-Au中观测到的$J/\psi$抑制能否与涉及遮蔽、能量损失或再组合的理论模型明确区分？

主要发现

• PHENIX测量得到在$√s=200$ GeV的p-p碰撞中，总开放底夸克截面为$\sigma^{pp}_{c\bar{c}} = 709 \pm 85(stat) \pm^{332}_{281}(sys)\ \mu b$。
• STAR报告的缩放核子-核子开放底夸克截面为$\sigma^{NN}_{c\bar{c}} = 1.12 \pm 0.20(stat) \pm 0.37(sys)\ \text{mb}$，与PHENIX结果一致。
• d-Au与Au-Au碰撞中开放底夸克产生符合二元缩放，表明无显著增强或抑制。
• 在d-Au碰撞中，前向快度区观察到$J/\psi$抑制，$R_{dA}$显著小于1，提示金核中存在胶子遮蔽。
• 在d-Au碰撞的后向快度区，$J/\psi$产生表现出强烈的中心度依赖性，$R_{CP}$随$\langle N_{\text{coll}} \rangle$增加而减小。
• 统计量有限，尚无法明确区分$J/\psi$抑制中遮蔽、能量损失与再组合等理论模型。