[论文解读] Jet quenching effects on the direct, elliptic, and triangular flow at RHIC

R. P. G. Andrade, Jorge Noronha+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 7, 2014

Magnetic confinement fusion research被引用 3

一句话总结

本研究探讨了在RHIC的中心Au+Au碰撞中，部分子二喷胶（partonic dijets）向夸克-胶子等离子体（QGP）沉积能量和动量时，对直接流、椭圆流和三角流的影响。通过使用具有提升不变性的事件逐个理想流体动力学模型，并引入模拟二喷胶能量损失的外部源项，研究发现当沉积能量超过12 GeV时，中间$ p_T $（$1 < p_T < 3$ GeV）区域的喷胶诱导各向异性流变得显著，削弱了流系数与几何结构的相关性，从而使得可通过喷胶富集事件中的二粒子关联探测直接流（$v_1$）。

ABSTRACT

In this paper we investigate how the energy and momentum deposited by partonic dijets in the quark-gluon plasma may affect the direct, elliptic and triangular flow of low (and intermediate) $p_T$ hadrons in central Au+Au collisions at RHIC. The dijets are modeled as external sources in the energy-momentum conservation equations for hydrodynamics, which are solved on an event-by-event basis within the ideal fluid approximation. We focus our investigation at mid-rapidity and solve the hydrodynamic equations imposing boost invariance. Differential anisotropic flow coefficients for $p_T \gtrsim 1$ GeV are found to be significantly enhanced if the dijets deposit on average more than 12 GeV in the QGP (or more than 6 GeV per jet). Because this jet-induced extra anisotropic flow is not related to the fluctuations of the initial geometry of the collision, the correlation between the $v_2$ and $v_3$ coefficients and their corresponding eccentricities is considerably weakened. In addition, we argue that the extra amount of direct flow induced by dijets may be quantified by comparing the azimuthal dependence of dihadron correlations in dijet events with the corresponding quantity obtained in events without dijets. This comparison could be used to give a rough estimate of the magnitude of the effective coupling between the jets and the medium.

研究动机与目标

• 研究二喷胶在QGP中沉积能量和动量如何改变低和中$ p_T $强子的直接流、椭圆流和三角流。
• 评估喷胶诱导的各向异性流在多大程度上与初始几何结构脱耦，从而削弱流系数与偏心率之间的相关性。
• 提出一种通过喷胶富集与非喷胶事件集合中二粒子角关联函数来估算有效喷胶-介质耦合强度的方法。
• 探讨通过二喷胶事件中方位角关联探测喷胶诱导直接流（$v_1$）的可能性。

提出的方法

• 将二喷胶建模为理想流体动力学能量-动量守恒方程$ D_\nu T^{\nu\beta} = J^\nu $中的外部四维流源$ J^\nu $。
• 在保持不变性和横向膨胀假设下，事件逐个求解流体动力学方程，使用参数化能量损失率$ dE/dl|_0 $。
• 在$ \sqrt{s_{NN}} = 200 $ GeV的中心性$(0-5)\%$窗口内模拟中心Au+Au碰撞，初始条件具有涨落。
• 使用事件平面法计算各向异性流系数$ v_n $和流角$ \Psi_n $，并比较有无二喷胶的情况。
• 分析二粒子角关联函数$ C(\Delta\phi) $和背景扣除后的$ R(\Delta\phi) $，以分离喷胶诱导流效应。
• 利用相位差$ \Delta_1 = \Psi_1^t - \Psi_1^a $解释关联函数中直接流的符号和结构。

实验结果

研究问题

• RQ1 在RHIC的中心Au+Au碰撞中，二喷胶在QGP中的能量沉积如何改变低和中$ p_T $强子的直接流、椭圆流和三角流？
• RQ2 喷胶诱导的各向异性流在多大程度上与碰撞的初始几何结构脱耦，从而削弱$ v_n $与对应偏心率$ \varepsilon_{m,n} $之间的相关性？
• RQ3 能否利用二粒子角关联函数来粗略估算有效喷胶-介质耦合强度？
• RQ4 直接流（$ v_1 $）在二粒子关联中的作用是什么，其如何受关联粒子横动量的调制？

主要发现

• 仅当沉积能量超过12 GeV时，喷胶诱导的各向异性流在中间$ p_T $（$1 < p_T < 3$ GeV）区域变得显著，且$ v_2 $和$ v_3 $系数显著增强。
• 由于喷胶诱导流与初始几何结构无关，$ v_2 $与$ v_3 $及其对应初始偏心率$ \varepsilon_2 $和$ \varepsilon_3 $之间的相关性显著减弱。
• 喷胶诱导的直接流（$ v_1 $）在二粒子关联函数中清晰可辨，尤其在喷胶富集事件集合中，系数$ c_1 $的符号取决于关联粒子的$ p_T $范围。
• 对于低$ p_T^a $关联粒子（$ p_T^a < 1 $ GeV），$ \left< \cos\Delta_1 \right> < 0 $，导致远离侧峰增强（$ c_1 < 0 $）；而对于中等$ p_T^a $（$ 2 < p_T^a < 3 $ GeV），$ \left< \cos\Delta_1 \right> > 0 $，增强近端峰（$ c_1 > 0 $）。
• 在低$ p_T $区域$ v_1 $系数为正，而在中高$ p_T $区域为负，与二粒子关联中观测到的调制行为一致。
• 通过比较喷胶富集与非喷胶事件集合中的二粒子关联，可提供一种可行方法来估算有效喷胶-介质耦合强度，尤其可通过$ v_1 $的行为实现。