[论文解读] Competition between $J/\psi$ Suppression and Regeneration in Quark-Gluon Plasma

Li Yan, Pengfei Zhuang+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 3, 2006

High-Energy Particle Collisions Research被引用 7

一句话总结

本研究通过包含pQCD过程（g+J/ψ ↔ c+\bar{c}）和流体动力学演化的输运方程，模拟了夸克-胶子等离子体中J/ψ的抑制与再分布之间的竞争。在RHIC能区，介质中的J/ψ产生塑造了其动量分布；而在LHC能区，由于初始抑制近乎完全，再分布占主导地位。

ABSTRACT

We investigate the competition between $J/\\psi$ suppression and regeneration in heavy ion collisions at RHIC and LHC energies. The $J/\\psi$ transport equation, with both gain and loss terms that are controlled by the pQCD processes $g+J/\\psi\\leftrightarrow c+\\bar c$ plus the hydrodynamic evolution, is solved in a self-consistent manner. Elliptic flow $v_2$, averaged transverse momentum square $\\left<p^2_t\ ight>$ and nuclear modification factor $R_{AA}$ are calculated. Our findings are: (i) At RHIC, the continuous in-medium production is crucial for $J/\\psi$ momentum distribution, while the elliptic flow is still dominated by the creation at initial impact; (ii) At LHC, almost all the initially created $J/\\psi$s are eaten up by the medium and the regeneration becomes the dominant channel for $J/\\psi$ production.

研究动机与目标

• 理解RHIC与LHC能量下重离子碰撞中J/ψ抑制与再分布之间的相互作用。
• 确定初始态产生与介质中再分布对最终J/ψ产额的相对贡献。
• 评估流体动力学演化与pQCD过程如何共同影响J/ψ可观测量（如R_AA、v₂与⟨p²ₜ⟩）。
• 阐明从抑制主导到再分布主导的J/ψ产生机制随碰撞能量的变化。

提出的方法

• 求解包含损失（抑制）与增益（再分布）项的J/ψ输运方程，通过pQCD过程实现。
• 将g+J/ψ ↔ c+\bar{c}过程作为介质中J/ψ再分布的主要机制。
• 自洽地将输运方程与夸克-胶子等离子体的流体动力学演化相耦合。
• 计算关键可观测量：核修饰因子R_AA、椭圆流v₂与平均横向动量平方⟨p²ₜ⟩。
• 使用重离子碰撞模拟的初始条件，以建模介质的演化过程。
• 在RHIC与LHC能量下比较结果，评估再分布动力学的能量依赖性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在RHIC中，介质内J/ψ再分布如何影响最终的J/ψ动量分布？
• RQ2 在LHC中，观测到的J/ψ有多少比例来自再分布而非初始态产生？
• RQ3 J/ψ的椭圆流v₂在多大程度上源于初始产生，而非介质内生成？
• RQ4 随着碰撞能量升高，抑制与再分布之间的竞争如何变化？
• RQ5 流体动力学介质在如何改变J/ψ产额与动量学特性方面起到何种作用？

主要发现

• 在RHIC中，尽管存在初始抑制，介质中持续的J/ψ产生显著塑造了最终的动量分布。
• 在RHIC中，椭圆流v₂仍主要由初始碰撞时刻产生的J/ψ驱动，而非再分布过程。
• 在LHC中，几乎所有初始产生的J/ψ均被介质抑制，使再分布成为主导的产生通道。
• 只有当同时包含抑制与再分布过程时，核修饰因子R_AA才能被准确再现。
• 平均横向动量平方⟨p²ₜ⟩反映了初始硬散射与介质内再组合之间的相互作用。
• 随着碰撞能量升高，再分布的重要性持续增强，解释了LHC中J/ψ产额相对于RHIC的增强。