[论文解读] Comparison of the total charged particle multiplicity in high-energy heavy ion collisions with e+ e- and p p / anti-p p data

B. B. Back, W. Kucewicz+66 more|arXiv (Cornell University)|Jan 29, 2003

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 1被引用 18

一句话总结

本研究比较了高能重离子碰撞（Au+Au，√sNN = 19.6–200 GeV）中带电强子的多重性与 e⁺e⁻ 及 pp/p̄p 数据。研究发现，在 ∼20 GeV 以上，每对参与核子的多重性与 √s 呈普遍标度关系，与能量驱动的粒子产生机制一致，并表现出对参与核子数的近似独立性——支持由 e⁺e⁻ 型多重性主导的普遍标度规律，而非 pp/p̄p 数据。

ABSTRACT

The PHOBOS experiment at RHIC has measured the total multiplicity of primary charged particles as a function of collision centrality in Au+Au collisions at sqrt(s_NN) = 19.6, 130 and 200 GeV. Above sqrt(s_NN) ~ 20 GeV, the total multiplicity per participating nucleon pair ( / ) in central events scales with sqrt(s) in the same way as in e+e- data. This is suggestive of a universal mechanism of particle production in strongly-interacting systems, controlled mainly by the amount of energy available for particle production (per participant pair for heavy ion collisions). The same effect has been observed in pp/pbar-p data after correcting for the energy taken away by leading particles. An approximate independence of / on the number of participating nucleons is also observed, reminiscent of ``wounded nucleon'' scaling ( proportional to ), but with the constant of proportionality set by the multiplicity measured in e+e- data rather than by pp/pbar-p data.

研究动机与目标

• 研究高能重离子碰撞中的粒子产生是否遵循 e⁺e⁻ 和 pp/p̄p 系统中观察到的普遍标度规律。
• 确定中心对称 Au+Au 碰撞中每对参与核子的总带电强子多重性是否以与 e⁺e⁻ 数据一致的方式随质心系能量 √s 标度。
• 检验多重性标度是否依赖于参与核子数，以验证“伤痕核子”模型的有效性。
• 探讨在普遍标度的背景下，重离子碰撞中的多重性是否更符合 e⁺e⁻ 数据或 pp/p̄p 数据。

提出的方法

• 利用 RHIC 上的 PHOBOS 探测器测量了 √sNN = 19.6、130 和 200 GeV 条件下 Au+Au 碰撞中的总带电强子多重性。
• 分析了多重性随碰撞中心度的变化，重点关注中心碰撞以最小化几何效应。
• 将每对参与核子的多重性（⟨dNch/dη⟩ / Npart/2）与 e⁺e⁻ 和 pp/p̄p 碰撞中的对应值进行比较。
• 对 pp/p̄p 数据应用修正，以考虑快度前沿粒子带走的能量，从而实现与重离子系统的更公平比较。
• 通过检验多重性对 √s 和参与核子数（Npart）的依赖关系，测试标度行为。
• 评估数据是否符合‘伤痕核子’标度（与 Npart 成正比），或是否更符合 e⁺e⁻ 型多重性标度。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 √sNN ~ 20 GeV 以上，中心 Au+Au 碰撞中每对参与核子的总带电强子多重性是否与 e⁺e⁻ 碰撞中一样随 √s 标度？
• RQ2 在对前沿粒子能量进行修正后，pp/p̄p 碰撞中的多重性与重离子碰撞中的多重性相比如何？
• RQ3 重离子碰撞中的多重性是否更符合与参与核子数（Npart）成正比的标度关系，如伤痕核子模型所预测？
• RQ4 在普遍粒子产生背景下，多重性标度的比例常数是更依赖于 e⁺e⁻ 数据还是 pp/p̄p 数据？

主要发现

• 在 √sNN ~ 20 GeV 以上，中心 Au+Au 碰撞中每对参与核子的总带电强子多重性与 e⁺e⁻ 碰撞中一样，随 √s 呈相同标度关系。
• 在对前沿粒子进行修正后，pp/p̄p 碰撞中的多重性也表现出类似的 √s 标度，支持了粒子产生的普遍机制。
• 每对参与核子的多重性近似独立于参与核子数（Npart），表明其偏离了严格的“伤痕核子”标度。
• 观测到的标度关系更符合 e⁺e⁻ 数据中测得的多重性，而非 pp/p̄p 数据，表明在高能区 e⁺e⁻ 型动力学占主导地位。
• 数据支持一种普遍的粒子产生机制，其主要由重离子碰撞中每对参与核子的可用能量决定。
• 结果表明，强相互作用系统中的粒子产生可能普遍受能量可用性控制，而 e⁺e⁻ 数据提供了参考标度。