[论文解读] Hadronic "flow" in p--Pb collisions at the Large Hadron Collider?

Y. Zhou, Xiangrong Zhu+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 24, 2015

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 2被引用 6

一句话总结

本研究利用UrQMD输运模型研究√sNN = 5.02 TeV下p–Pb碰撞中的集体流，发现该模型无法再现实验测得的2-和4-粒子累积量以及微分椭圆流v₂(pT)，尤其在高多重度事件中无法再现c₂{4}从正到负的转变。观测到的v₂质量顺序（π < K < p）仅在包含强子相互作用（M-M和M-B碰撞）时才能重现，表明该现象源于末态再散射，而非流体动力学流。

ABSTRACT

Using the Ultra-relativistic Quantum Molecular Dynamics (UrQMD) model, we investigate azimuthal correlations in p--Pb collisions at $\sqrt{s_{_{ m NN}}}=5.02$ TeV. Comparison with the experimental data shows that UrQMD can not reproduce the multiplicity dependence of 2- and 4-particle cumulants, especially the transition from positive to negative values of $c_{2}\{4\}$ in high multiplicity events, which has been taken as experimental evidence of collectivity in p--Pb collisions. Meanwhile, UrQMD can not qualitatively describe the differential elliptic flow, $v_{2}(p_{ m T})$, of all charged hadrons at various multiplicity classes. These discrepancies show that the simulated hadronic p--Pb systems can not generate enough collective flow as observed in experiment, the associated hadron emissions are largely influenced by non-flow effects. However, the characteristic $v_{2}(p_{ m T})$ mass-ordering of pions, kaons and protons is observed in UrQMD, which is the consequence of hadronic interactions and not necessarily associated with strong fluid-like expansions.

研究动机与目标

• 测试超相对论量子分子动力学（UrQMD）模型是否能再现√sNN = 5.02 TeV下p–Pb碰撞中的实验 azimuthal 相关性。
• 评估强子相互作用（M-M和M-B碰撞）在产生π介子、K介子和质子之间观测到的v₂质量顺序中的作用。
• 确定实验观测到的多重度依赖性累积量和v₂(pT)分布是否可由强子输运模型中的末态相互作用解释。
• 评估在小p–Pb系统中观测到的类似流特征是否真正指示集体行为，或主要受非流效应支配。

提出的方法

• 使用UrQMD输运模型模拟√sNN = 5.02 TeV下的p–Pb碰撞，初始态通过PYTHIA生成，以处理高动量转移过程。
• 将结果与ALICE、ATLAS和CMS实验数据中2-和4-粒子累积量（c₂{2}、c₂{4}）及微分椭圆流v₂(pT)进行比较。
• 通过包含和不包含介子-介子（M-M）和介子-重子（M-B）碰撞的对比模拟，分离强子再散射的影响。
• 分析不同事例类中累积量和v₂(pT)的多重度依赖性，以检验集体行为的迹象。
• 分析mT谱的标度关系及径向流程度，以评估末态相互作用的影响。
• 采用与实验数据相同的多重度分类标准（基于赝快度区间的带电粒子多重度）以实现直接比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 UrQMD模型能否定量再现p–Pb碰撞中观测到的2-和4-粒子累积量的多重度依赖性？
• RQ2 UrQMD模型是否能再现高多重度事件中c₂{4}从正到负的转变，这是集体行为的关键特征？
• RQ3 UrQMD中M-M和M-B碰撞等强子相互作用在产生p–Pb碰撞中观测到的v₂质量顺序（π < K < p）方面起多大作用？
• RQ4 p–Pb碰撞中识别出的强子v₂(pT)分布是否可由输运模型中的末态相互作用解释？
• RQ5 p–Pb碰撞中观测到的类似流特征是否可归因于非流效应，而非流体动力学式的集体膨胀？

主要发现

• UrQMD无法再现2-和4-粒子累积量的多重度依赖性，尤其在高多重度事件中无法再现c₂{4}从正到负的转变。
• 该模型无法定量描述不同多重度类中所有带电强子的微分椭圆流v₂(pT)分布。
• 仅当UrQMD中包含M-M和M-B碰撞时，才能重现v₂质量顺序（π < K < p），表明该现象源于强子再散射。
• 在不包含M-M和M-B碰撞的模拟中未出现质量顺序，表明该特征并非源于初始态产生过程，而是由末态相互作用导致。
• 该模型的强子相互作用仅产生微弱的径向流，对mT谱影响甚微，表明集体膨胀程度有限。
• 结果表明，p–Pb碰撞中观测到的类似流特征主要受非流效应和末态强子相互作用影响，而非强烈的流体动力学集体流。