[论文解读] J/psi elliptic flow measurement in Pb-Pb collisions at \sqrt{s_{NN}} = 2.76 TeV at forward rapidity with the ALICE experiment

L. Massacrier|arXiv (Cornell University)|Aug 27, 2012

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 12被引用 4

一句话总结

本论文首次利用ALICE探测器的μ子谱仪，在√sNN = 2.76 TeV的Pb-Pb碰撞中，测量了前向快度区（2.5 < y < 4）的J/ψ总截面椭圆流（v₂）。采用事件平面方法，在2–4 GeV/c的pT范围内观测到v₂非零的迹象（显著性为2.2σ），与部分子输运模型的预测一致，表明粲夸克可能在夸克-胶子等离子体中实现了热化。

ABSTRACT

J/psi suppression induced by color screening of its constituent quarks was proposed 26 years ago as a signature of the formation of a quark gluon plasma in heavy-ion collisions. Recent results from ALICE in Pb-Pb collisions exhibit a smaller suppression with respect to previous measurements at the SPS and RHIC. The study of azimuthal anisotropy in particle production gives information on the collective hydrodynamic expansion at the early stage of the fireball, where the matter created in high-energy nuclear collisions is expected to be in a deconfined state. In particular, J/psi elliptic flow v2 is important to test the degree of thermalization of heavy quarks. Together with the production yields, the elliptic flow is a powerful observable to address the question of suppression and regeneration of J/psi in QGP. We present the first inclusive J/psi elliptic flow measurement performed with the muon spectrometer of ALICE, in Pb-Pb collisions, at forward rapidity. Integrated and pT-differential v2 results are presented and a comparison with recent STAR results and with a parton transport model is also performed.

研究动机与目标

• 测量√sNN = 2.76 TeV的Pb-Pb碰撞中包含J/ψ介子的椭圆流（v₂），以探究重夸克在夸克-胶子等离子体中的热化行为。
• 研究J/ψ的产生是否受集体流影响，这将表明其可能源自热化的粲夸克的再组合。
• 将ALICE的测量结果与√sNN = 200 GeV的Au-Au碰撞中STAR的数据以及部分子输运模型进行比较，以评估再组合与热化的作用。
• 通过模拟验证分析方法，并量化系统误差，特别是来自信号提取和事件平面分辨率的误差。

提出的方法

• 使用VZERO-A的闪烁体探测器，通过动量各向异性第二谐波重建反应平面角度（ΨEP,2），采用事件平面方法。
• 利用VZERO-A闪烁体探测器的加权方位角角度定义事件流矢量Q₂,x和Q₂,y，权重与粒子通量成正比。
• 采用三子事件方法估算事件平面分辨率，并校正流矢量分布不均匀性的影响。
• 通过μ子谱仪中的二μ衰变道执行J/ψ信号提取，使用二μ触发要求低pT轨迹（在1 GeV/c时效率为50%）。
• 通过仅使用VZERO-A进行事件平面确定，避免与μ子谱仪接受度重叠，从而对探测器效应和自相关性进行修正。
• 通过蒙特卡罗模拟验证分析流程：当生成器层面无流时，不会重建出虚假的v₂。

实验结果

研究问题

• RQ1 在√sNN = 2.76 TeV的Pb-Pb碰撞中，前向快度区的包含J/ψ产生是否存在非零椭圆流（v₂）的证据？
• RQ2 在2–4 GeV/c的pT范围内观测到的v₂是否表明粲夸克在夸克-胶子等离子体中实现了热化？
• RQ3 ALICE在相同中心度范围内的J/ψ v₂测量结果与√sNN = 200 GeV的Au-Au碰撞中STAR的结果相比如何？
• RQ4 一个包含粲夸克再组合与热化的部分子输运模型能否重现观测到的v₂幅度及其pT依赖性？

主要发现

• 在两个中心度区间（5–20% 和 20–60%）中，J/ψ的积分椭圆流均显示出非零值的迹象，平均pT为2.31 ± 0.20 GeV/c。
• 在20–60%中心度区间中，2–4 GeV/c的pT范围内观察到显著的非零v₂迹象，v₂ = 0.092 ± 0.039（统计）± 0.015（系统），显著性为2.2σ。
• 统计误差是主要误差来源，限制了测量的精度。
• 系统误差主要来自信号提取（在2–4 GeV/c区间占16%）和事件平面分辨率（2%相关误差）。
• 模拟结果证实了方法的有效性：当生成器层面无流时，不会重建出虚假v₂，2–4 GeV/c区间残余系统误差贡献为0.1%。
• 测量得到的v₂幅度与包含粲夸克再组合与热化的部分子输运模型预测一致，表明J/ψ可能继承自热化粲夸克的流。