[论文解读] Dyson-Schwinger Equation Approach to the QCD Deconfinement Transition and J/Psi Dissociation

D. Blaschke, G. Burau+3 more|ArXiv.org|Feb 4, 2000

High-Energy Particle Collisions Research被引用 7

一句话总结

本文采用有限温度的Dyson-Schwinger方程（DSE）方法研究热密夸克物质中粲偶素的解离，重点分析J/ψ + π → D + D̄反应。结果表明，在手征子/禁闭相变温度Tc ≈ 150 MeV附近，由于D介子质量与π介子分布函数的修改，解离截面出现临界增强，为CERN SPS实验中Pb-Pb碰撞里观测到的异常J/ψ抑制现象提供了动力学解释。

ABSTRACT

We consider an extension of the finite-temperature Dyson-Schwinger equation (DSE) approach to heavy mesons and quarkonia and apply it to calculate the cross section for the J/Psi breakup reaction J/Psi + pi --> D + D. We study the effects of chiral symmetry restoration in the light quark sector on this process and obtain a critical enhancement of the reaction rate at the chiral/ deconfinement transition. Implications for the kinetics of charmonium production in ultrarelativistic heavy-ion collisions are discussed with particular emphasis on the recently observed anomalous J/Psi suppression as a possible signal for quark matter formation.

研究动机与目标

• 开发一种超越非相对论势模型的动力学场论框架，用于研究热密QCD物质中的粲偶素解离。
• 研究轻夸克扇区手征对称性恢复对J/ψ + π → D + D̄解离截面的影响。
• 将NA50实验在SPS能量下观测到的异常J/ψ抑制现象解释为QCD相变的信号。
• 利用有限温度DSE模型描述介质中重介子质量与衰变性质的修改。
• 探讨J/ψ在共动π介子气体中的演化动力学，包括可能的再生成效应。

提出的方法

• 采用具有高斯形式因子φ(p²) = exp(−p²/Λ²)的束缚、可分DSE模型，并引入温度依赖的质量间隙Δm(T,μ)以描述夸克传播子。
• 对DSE采用雨伞-梯形截断以描述夸克自能，并求解间隙方程，得到动力学夸克质量函数m(p²) = m₀ + Δm(T,μ)φ(p²)。
• 在梯形近似下应用Bethe-Salpeter方程描述束缚态，对伪标量与矢量介子采用相同的形式因子φM(p²) = φ(p²)。
• 利用介质中D介子质量与π介子分布函数fπ(p, T, μπ)计算J/ψ + π → D + D̄的热平均截面⟨σv_rel⟩。
• 通过τ⁻¹ = ∫ d³pπ/(2π)³ fπ(π, T) σ(pπ, pψ) v_rel (PψPπ)/(EψEπ) 建模J/ψ的弛豫时间，其中包含Tc附近的临界增强。
• 使用DSE解得到的临界温度Tc = 150 MeV作为手征对称性恢复引发解离增强的起始点。

实验结果

研究问题

• RQ1 在Tc ≈ 150 MeV附近的手征对称性恢复如何影响热介质中J/ψ + π → D + D̄的解离截面？
• RQ2 DSE方法能否再现Pb-Pb碰撞中ET ≈ 40 GeV附近观测到的阈值类似增强现象？
• RQ3 介质中D介子质量的修改在QCD相变附近如何增强粲偶素解离速率？
• RQ4 J/ψ解离的热平均截面如何随温度演化？是否在Tc处表现出临界峰值？
• RQ5 解离与再生成过程（如D̄D → J/ψ + π）的相互作用是否可能导致重离子碰撞中J/ψ产额饱和甚至增强？

主要发现

• DSE模型预测在手征对称性恢复相变温度Tc ≈ 150 MeV处，J/ψ + π → D + D̄的解离截面出现临界增强，如图6所示。
• 由于D介子质量降低与π介子分布函数fπ(T)增强的共同作用，热平均截面⟨σv_rel⟩在Tc附近急剧上升。
• J/ψ在热π介子气体中的弛豫时间τ⁻¹在Tc处出现临界下降，表明介质中解离速率显著增强。
• 该模型将NA50实验中观测到的异常J/ψ抑制归因于这一临界增强，而非标准的核吸收机制。
• 引入D̄D湮灭生成J/ψ + π的再生成过程，可能抵消抑制效应，导致在高能量密度下J/ψ产额出现饱和甚至增强。
• 基于DSE的方法预测，夸克交换图在解离振幅中占主导地位，而非D*共振态传播，凸显了非势能、场论动力学的重要性。