[论文解读] Fluctuations of the transverse energy in Pb+Pb collisions and J/psi suppression

J. Huefner, Boris Kopeliovich+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 1, 2000

High-Energy Particle Collisions Research被引用 5

一句话总结

本文推导了在158 A GeV的Pb+Pb碰撞中解释J/ψ粒子抑制现象所采用的经验因子$\epsilon = E_T / \bar{E}_T$的物理基础。通过使用弦碎片化和快速度依赖的概率分布来建模横向能量的涨落以及伴随子相关性，作者表明该因子自然地源于伴随子与产生$E_T$的强子之间不完全的相互作用，其中$\alpha_x \approx 0.82$表明存在强烈的相关性。所导出的形式$\hat{\epsilon}(E_T) = 1 + \alpha_0 \alpha_x (E_T - \bar{E}_T)/\bar{E}_T$定量地再现了在大$E_T$时观测到的抑制下降，从而验证了该经验性处理方法的有效性。

ABSTRACT

The observed J/psi suppression in Pb+Pb collisions shows a drop at those large values of the transverse energy E_T which arise from fluctuations. The validity of existing models for J/psi suppression can be extended into this domain of E_T by introducing an ad hoc factor proportional to E_T. We propose a formalism in which the influence of E_T fluctuations on the J/psi suppression can be calculated and discuss the conditions under which the ad hoc factor is obtained.

研究动机与目标

• 为解释高$E_T$ Pb+Pb碰撞中J/ψ抑制现象而使用的经验性$E_T$依赖因子$\epsilon = E_T / \bar{E}_T$提供物理解释。
• 理解在大横向能量$E_T$时J/ψ抑制下降的物理起源，该现象表明与$pA$和轻核碰撞中所见的标准抑制机制存在偏离。
• 量化横向能量$E_T$的涨落以及伴随子与产生J/ψ的弦之间不完全相互作用在决定异常抑制强度中的作用。
• 通过推导其对快速度分布和多重性涨落等物理参数的依赖关系，评估在伴随子和截断模型中$\epsilon$因子的有效性。

提出的方法

• 使用夸克分布函数对弦碎片化的概率分布进行建模，假设$f_i(x_i) \sim x_i^{-1/2}$，从而得到低$x$夸克的$w_i(y_i) \propto e^{-y_i/2}$。
• 将交叉作用系数$\alpha_x(y_\psi, y_{E_T})$定义为伴随子与$E_T$产生强子的联合概率与伴随子边际概率之比，使用阶跃函数表示弦重叠。
• 在平均快度$y_\psi = 3.5$和$y_{E_T} = 1.65$下计算$\alpha_x$，得到$\alpha_x = 0.82$，表明伴随子与$E_T$产生粒子之间存在强相关性。
• 将$\epsilon$因子修改为$\hat{\epsilon}(E_T) = 1 + \alpha_0 \alpha_x (E_T - \bar{E}_T)/\bar{E}_T$，其中$\alpha_0$用于表征多重性涨落，从而将涨落效应纳入抑制模型。
• 将修改后的$\hat{\epsilon}$应用于J/ψ抑制的截断模型，用$\hat{\epsilon} \cdot n_p$替代$n_p$，并将预测结果与$E_T > 100$ GeV时的NA50实验数据进行比较。
• 利用所导出的$\hat{\epsilon}$评估抑制对涨落强度的敏感性，测试$\alpha = 0.4$、$0.8$和$1.0$三种情形与实验数据的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 为何在Pb+Pb碰撞中，J/ψ抑制在大横向能量$E_T$时下降，而在较低$E_T$时保持平坦？
• RQ2 用于描述此抑制下降的经验因子$\epsilon = E_T / \bar{E}_T$背后的物理机制是什么？
• RQ3 $E_T$的涨落以及伴随子与$E_T$产生粒子之间的相关性如何影响J/ψ抑制？
• RQ4 伴随子与$E_T$产生弦之间不完全的交叉作用在多大程度上影响$\epsilon$因子的强度？
• RQ5 能否通过弦碎片化和快速度依赖的概率分布，从第一性原理推导出经验性$\epsilon$因子？

主要发现

• 在平均快度$y_\psi = 3.5$和$y_{E_T} = 1.65$下，伴随子与$E_T$产生强子之间的交叉作用系数$\alpha_x$被计算为$\alpha_x = 0.82$，表明存在强烈相关性。
• 所导出的因子$\hat{\epsilon}(E_T) = 1 + \alpha_0 \alpha_x (E_T - \bar{E}_T)/\bar{E}_T$为抑制模型中使用的经验性$\epsilon = E_T / \bar{E}_T$因子提供了物理解释。
• 采用$\alpha = 0.8$（即$\alpha_0 \alpha_x$）的模型与NA50数据一致，而$\alpha = 0.4$被排除，表明涨落具有显著影响。
• 通过$\hat{\epsilon}$引入涨落效应，成功解释了在$E_T > 100$ GeV时观测到的J/ψ抑制下降，证实了其超出标准$pA$或轻核抑制机制的异常机制。
• 推导结果表明，$\epsilon$因子源于弦快速度分布、多重性涨落和不完全交叉作用之间的相互作用，而非简单地与$E_T$成正比。
• 结果验证了在截断模型中使用$\epsilon$因子的合理性，抑制强度由交叉作用系数与多重性涨落参数的乘积所决定。