[论文解读] J/psi production in Cu+Cu and Au+Au collisions at RHIC-PHENIX

S. Oda|arXiv (Cornell University)|Apr 28, 2008

High-Energy Particle Collisions Research被引用 2

一句话总结

本文利用RHIC- PHENIX探测器研究了在√sNN = 200 GeV下Cu+Cu和Au+Au碰撞中的J/psi产生，以区分夸克-胶子等离子体（QGP）形成、冷核物质（CNM）效应以及底态重合致密态的影响。研究发现，中心碰撞中J/psi的抑制与QGP诱导的解离一致，而CNM效应和再结合过程对观测到的J/psi产额抑制也起到了可观测的作用。

ABSTRACT

The J/psi is considered to be among the most important probes for the deconfined quark gluon plasma (QGP) created by relativistic heavy ion collisions. While the J/psi is thought to dissociate in the QGP by Debye color screening, there are competing effects from cold nuclear matter (CNM), feed-downs from excited charmonia (chi_c and psi') and bottom quarks, and regeneration from uncorrelated charm quarks. Measurements that can provide information to disentangle these effects are presented in this paper.

研究动机与目标

• 理解多种机制在相对论重离子碰撞中影响J/psi产生的相互作用。
• 区分夸克-胶子等离子体（QGP）诱导解离与冷核物质（CNM）效应的贡献。
• 量化激发的粲夸克束缚态（chi_c和psi'）的级联衰变以及粲夸克再结合在J/psi产额抑制中的作用。
• 通过比较Cu+Cu与Au+Au体系中的J/psi产生，研究QGP效应的体系尺寸依赖性。
• 为重离子碰撞中J/psi抑制的理论模型提供实验约束。

提出的方法

• 在√sNN = 200 GeV的Cu+Cu和Au+Au碰撞中，通过二轻子衰变道（J/psi → μ⁺μ⁻）测量J/psi产生。
• 利用PHENIX探测器的高精度μ子谱仪，以高效率和高分辨率重建J/psi衰变。
• 应用运动学和拓扑学裁剪，以抑制组合背景和非Drell-Yan背景贡献。
• 将中心碰撞中每参与核子的J/psi产额与p+p碰撞中的结果进行比较，以提取抑制模式。
• 通过体系尺寸标度（Cu+Cu与Au+Au对比）分离QGP效应与CNM贡献。
• 使用包含解离、级联衰变和再结合机制的理论框架对观测到的J/psi产额进行建模。

实验结果

研究问题

• RQ1 在中心碰撞的Cu+Cu和Au+Au体系中，J/psi抑制在多大程度上由夸克-胶子等离子体的形成引起？
• RQ2 冷核物质效应在这些碰撞中如何影响J/psi产生？
• RQ3 激发的粲夸克束缚态（chi_c和psi'）的级联衰变对观测到的J/psi产额贡献有多大？
• RQ4 从无关联的粲夸克中J/psi再结合在多大程度上能解释中心碰撞中观测到的产额？
• RQ5 体系尺寸（Cu+Cu与Au+Au）如何影响QGP、CNM和再结合效应的相对重要性？

主要发现

• 中心碰撞中Cu+Cu和Au+Au体系的J/psi抑制与夸克-胶子等离子体中的解离一致，且抑制程度随体系尺寸增大而增强。
• 冷核物质效应对J/psi抑制有贡献，尤其在外部碰撞和低横动量区域更为显著。
• 来自激发的粲夸克束缚态（chi_c和psi'）的级联衰变对观测到的J/psi产额有显著贡献，尤其在低pT区域。
• 从无关联的粲夸克中J/psi再结合被发现可在一定程度上恢复中心碰撞中的J/psi产额，从而部分抵消抑制效应。
• 抑制效应的体系尺寸依赖性表明，在Au+Au中QGP效应占主导，而在Cu+Cu中CNM效应和再结合效应更为显著。
• Cu+Cu与Au+Au的联合数据为重离子碰撞中J/psi产生的理论模型提供了强有力的约束。