[论文解读] Direct virtual photon production in Au+Au collisions at $\sqrt{s_{NN}}$ = 200 GeV

STAR Collaboration|arXiv (Cornell University)|Jul 6, 2016

High-Energy Particle Collisions Research被引用 9

一句话总结

本论文利用STAR实验在√sNN = 200 GeV的Au+Au碰撞中测量了直接虚拟光子，将测量范围扩展至pT = 10 GeV/c。数据表明，在pT = 1–3 GeV/c的0–20%和20–40%中心度区间内，直接光子产额明显高于TAA归一化的p+p参考值，与理论模型中的热辐射和初始硬过程一致；而在pT > 6 GeV/c以上未观察到增强效应。

ABSTRACT

We report the direct virtual photon invariant yields in the transverse momentum ranges $1\!6$ GeV/$c$ the production follows $N_{bin}$ scaling. Model calculations with contributions from thermal radiation and initial hard parton scattering are consistent within uncertainties with the direct virtual photon invariant yield.

研究动机与目标

• 利用虚拟光子方法测量√sNN = 200 GeV的Au+Au碰撞中直接虚拟光子的产额。
• 通过与理论模型比较，探究重离子碰撞中直接光子过剩的起源。
• 将直接光子测量的范围扩展至高横动量（pT最高达10 GeV/c）。
• 评估包含热辐射和初始硬过程的模型预测在多个中心度区间内与实验数据的一致性。
• 解决先前PHENIX测量与当前STAR数据之间的差异，特别是在0–20%和20–40%中心度范围内的差异。

提出的方法

• 利用虚拟光子方法，从√sNN = 200 GeV的Au+Au碰撞中e+e−对谱推断直接光子产额。
• 应用TAA归一化的p+p参考数据，从总光子产额中减去非直接（硬散射）成分。
• 在多个中心度区间（0–20%、20–40%、40–60%和60–80%）分析数据，研究中心度依赖性。
• 将测量的直接光子产额与Rapp和Paquet的理论模型计算结果进行比较，该模型包含热辐射和初始硬过程。
• 通过χ²/ndf和p值比较数据与模型，评估拟合优度。
• 对STAR采用pT区间1–3 GeV/c和1.5–3 GeV/c；为与PHENIX数据保持一致，调整范围为1–3.5 GeV/c和1.4–3.5 GeV/c。

实验结果

研究问题

• RQ1 在pT = 1–3 GeV/c的中心Au+Au碰撞中，直接光子产额是否显著高于TAA归一化的p+p参考值？
• RQ2 包含热辐射和初始硬过程的模型预测在不同中心度区间内与STAR直接光子数据的符合程度如何？
• RQ3 STAR测量结果在0–20%、20–40%和40–60%中心度范围内是否与先前PHENIX结果一致？
• RQ4 在任何中心度区间内，直接光子产额在高pT（>6 GeV/c）是否表现出增强？
• RQ5 PHENIX与STAR数据之间的差异具有何种显著性？χ²/ndf和p值的模型拟合结果如何反映这一差异？

主要发现

• 在0–20%和20–40%中心度区间内，pT = 1–3 GeV/c时，直接光子产额明显高于TAA归一化的p+p参考值。
• 在所有中心度区间内，pT > 6 GeV/c时未观察到直接光子产额的显著增强。
• 包含热辐射和初始硬过程的模型计算结果在0–20%、20–40%和40–60%中心度区间内，与STAR数据在不确定度范围内一致。
• 在60–80%中心度区间内，对于2 < pT < 3 GeV/c，模型预测系统性地低于STAR数据。
• χ²/ndf和p值比较显示，STAR数据与Paquet模型的拟合优度更佳（χ²/ndf = 0.49/2，p值 = 0.78，对应产额过剩）；而与Rapp模型的拟合优度较差（χ²/ndf = 2.1/2，p值 = 0.35）。
• PHENIX在相同pT和中心度范围内的测量结果显著高于STAR，Rapp和Paquet模型的χ²/ndf值分别为15/1和17/2，表明与PHENIX数据的拟合极差。