[论文解读] Comparison of the space-time extent of the emission source in $d$$+$Au and Au$+$Au collisions at $\sqrt{s_{NN}}=200$ GeV

A. Adare, S. Afanasiev+520 more|arXiv (Cornell University)|Apr 21, 2014

High-Energy Particle Collisions Research被引用 4

一句话总结

本研究利用Hanbury Brown-Twiss（HBT）干涉测量法，比较了√sNN = 200 GeV下d+Au与Au+Au碰撞中粒子发射源的时空范围。结果表明，HBT半径在d+Au、Au+Au及Pb+Pb体系中均与初始几何尺寸R̄呈线性比例关系，表明最终态相互作用导致了类似流体动力学的集体膨胀行为，且小系统与大系统具有相似的动力学特性。

ABSTRACT

Two-pion interferometry measurements in $d$$+$Au and Au$+$Au collisions at $\sqrt{s_{NN}}=200$ GeV are used to extract and compare the Gaussian source radii R$_{ m out}$, R$_{ m side}$, and R$_{ m long}$, which characterize the space-time extent of the emission sources. The comparisons, which are performed as a function of collision centrality and the mean transverse momentum for pion pairs, indicate strikingly similar patterns for the $d$$+$Au and Au$+$Au systems. They also indicate a linear dependence of R$_{ m side}$ on the initial transverse geometric size $\bar{R}$, as well as a smaller freeze-out size for the $d$$+$Au system. These patterns point to the important role of final-state rescattering effects in the reaction dynamics of $d$$+$Au collisions.

研究动机与目标

• 探究类似d+Au的小系统是否表现出与大系统Au+Au碰撞相似的时空动力学特性。
• 确定在Au+Au中已知的最终态相互作用效应是否也影响d+Au发射源的几何结构。
• 检验HBT半径是否在不同碰撞体系与能量下均与初始横向几何尺寸R̄成比例。
• 评估高多重态强子碰撞中流体动力学式集体膨胀的普适性。
• 通过HBT半径与几何比例关系，为小系统中集体动力学提供证据。

提出的方法

• 测量√sNN = 200 GeV下d+Au与Au+Au碰撞中HBT半径R_side、R_out与R_inv，基于两粒子动量相关函数。
• 利用高斯源模型提取发射源尺寸，并对两粒子相关函数进行拟合。
• 比较不同体系中HBT半径随横动量mT与平均横动量kT的变化关系。
• 通过绘制HBT半径与初始几何尺寸R̄（由参与核子数N_part估算）的关系图实现几何比例分析。
• 采用线性拟合检验d+Au、Au+Au及Pb+Pb体系中R_side与R_inv随R̄的标度行为。
• 将结果与预测τ ∝ R̄及流体动力学标度模式的理论模型进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 d+Au与Au+Au碰撞在√sNN = 200 GeV下是否表现出粒子发射源相似的时空范围？
• RQ2 HBT半径与初始几何尺寸R̄的标度关系在d+Au、Au+Au及Pb+Pb体系中是否一致？
• RQ3 最终态相互作用效应在多大程度上塑造了d+Au碰撞中的发射源几何结构？
• RQ4 所观测到的R̄标度是否支持小系统（如d+Au）中存在类似流体动力学的集体膨胀？
• RQ5 在相似N_part与kT条件下，d+Au中的HBT半径与Au+Au中的半径在定量上如何比较？

主要发现

• 在√sNN = 200 GeV下，d+Au与Au+Au碰撞中HBT半径R_side与R_inv均与初始几何尺寸R̄呈线性比例关系。
• d+Au与Au+Au体系中R_side与R̄关系的斜率相近，表明其膨胀动力学相似。
• 在√sNN = 2.76 TeV的Pb+Pb体系中，R_side与R̄关系的斜率更大，与更高能量下更快的膨胀一致。
• 所观测到的R̄标度与集体非各向同性流的1/R̄标度一致，支持流体动力学行为。
• d+Au与Au+Au中HBT半径模式的相似性表明，最终态相互作用在两个体系中均起主导作用。
• 结果表明，类似流体动力学的集体膨胀并非仅限于大系统，也可能存在于d+Au等小系统中。