[论文解读] Electromagnetic probes of a pure-glue initial state in nucleus-nucleus collisions at LHC

Volodymyr Vovchenko, Iu. Karpenko+5 more|arXiv (Cornell University)|Apr 21, 2016

High-Energy Particle Collisions Research被引用 3

一句话总结

本研究利用具有时间依赖的(反)夸克逸度的(2+1)维理想流体动力学，研究了在√sNN = 2.76 TeV下Pb+Pb碰撞中纯胶球初始态的电磁信号。结果表明，胶子主导的早期阶段显著抑制了双轻子产额，但对直接光子pT谱的影响较小；而光子与双轻子的增强椭圆流则成为纯胶球初始条件的关键信号。

ABSTRACT

Partonic matter produced in the early stage of ultrarelativistic nucleus-nucleus collisions is assumed to be composed mainly of gluons, and quarks and antiquarks are produced at later times. To study the implications of such a scenario, the dynamical evolution of the chemically nonequilibrated system is described by the ideal (2+1)-dimensional hydrodynamics with a time dependent (anti)quark fugacity. The equation of state interpolates linearly between the lattice data for the pure gluonic matter and the lattice data for the chemically equilibrated quark-gluon plasma. The spectra and elliptic flows of thermal dileptons and photons are calculated for central Pb+Pb collisions at the LHC energy of $\sqrt{s_{_{ m NN}}} = 2.76$ TeV. We test the sensitivity of the results to the choice of equilibration times, including also the case where the complete chemical equilibrium of partons is reached already at the initial stage. It is shown that a suppression of quarks at early times leads to a significant reduction of the yield of the thermal dileptons, but only to a rather modest suppression of the $p_T$-distribution of direct photons. It is demonstrated that an enhancement of photon and dilepton elliptic flows might serve as a promising signature of the pure-glue initial state.

研究动机与目标

• 研究LHC中高能核-核碰撞下纯胶球初始态的电磁信号。
• 评估部分子化学平衡延迟对热双轻子与直接光子谱及流形的影响。
• 确定光子与双轻子的增强椭圆流是否可作为胶子主导早期阶段的可观测信号。
• 检验可观测量对不同平衡时间的敏感性，包括完全初始化学平衡的情况。
• 将方程态建模为纯胶子与化学平衡夸克-胶子等压物质晶格数据之间的线性插值。

提出的方法

• 采用(2+1)维理想流体动力学模拟中心Pb+Pb碰撞中化学非平衡系统的动力学演化。
• 引入时间依赖的(反)夸克逸度，以模拟初始态之后夸克-反夸克对的渐进产生。
• 使用在纯胶子物质与化学平衡夸克-胶子等压物质晶格数据之间线性插值的方程态。
• 计算热双轻子与直接光子谱及椭圆流(v2)作为√sNN = 2.76 TeV下横动量(pT)的函数。
• 改变平衡时间，探索从完全初始化学平衡到纯胶球初始态的各种情景。
• 比较所得可观测量，识别对初始胶子主导性敏感的信号。

实验结果

研究问题

• RQ1 在√sNN = 2.76 TeV的中心Pb+Pb碰撞中，纯胶球初始态如何影响热双轻子产额与pT谱？
• RQ2 当夸克在早期阶段缺失或延迟时，直接光子pT谱被抑制的程度如何？
• RQ3 双轻子与光子的椭圆流(v2)能否作为胶子主导初始态的显著信号？
• RQ4 电磁可观测量对部分子化学平衡时间的敏感性如何？
• RQ5 在时间依赖逸度模型下，早期夸克抑制对双轻子与直接光子的相对影响为何？

主要发现

• 纯胶球初始态由于早期缺少夸克-反夸克对，导致热双轻子产额显著抑制。
• 在早期夸克抑制下，直接光子的pT分布仅受到轻微抑制，表明其对初始部分子组成敏感性较弱。
• 当初始态由胶子主导时，光子与双轻子的椭圆流(v2)均出现增强，表明其可能为可观测信号。
• 双轻子与光子v2的增强幅度随初始胶子主导程度的提高而增大，使其成为敏感探针。
• 结果在不同平衡时间下均保持稳健，最强信号出现在化学平衡被延迟或初始时完全缺失的情况下。
• 在纯胶子与平衡夸克-胶子等压物质晶格数据之间对方程态进行线性插值，可一致地模拟相变过程。