[论文解读] Long-Range Multiplicity Correlations in Relativistic Heavy Ion Collisions as a Signal for Dense Partonic Matter

Terence J. Tarnowsky|arXiv (Cornell University)|Jul 11, 2008

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 4被引用 7

一句话总结

本文提出，相对论性重离子碰撞中的长程多重性关联可作为密集强子物质，特别是夸克-胶子等离子体的特征信号。通过分析粒子在宽广赝快度间隙中的角度关联，研究发现，这些关联——尤其是持续存在于大快速度区间内的关联——表明在高能核碰撞中形成了强相互作用且局部热平衡的介质。

ABSTRACT

A dense form of matter is formed in relativistic heavy ion collisions. The constituent degrees of freedom in this dense matter are currently unknown. Long-range, forward-backward multiplicity correlations (LRC) are expected to arise due to multiple partonic interactions. Model independent and dependent arguments suggest that such correlations are due to multiple partonic interactions. These correlations are predicted in the context of the Dual Parton Model (DPM). The DPM describes soft partonic processes and hadronization. This model indicates that the underlying mechanism creating these long-range multiplicity correlations in the bulk matter is due to multiple partonic interactions. In this thesis, long-range multiplicity correlations have been studied in heavy ion (Au+Au and Cu+Cu) and hadron-hadron ({\\it pp}) collisions. The behavior has been studied as a function of pseudorapidity gap ($\\Delta\\eta$) about $\\eta$ = 0, the centrality, atomic number, and incident energy dependence of the colliding particles. Strong, long-range correlations ($\\Delta\\eta >$ 1.0) as a function of $\\Delta\\eta$ are found for central collisions of %(full overlap) heavy ions at an energy of $\\sqrt{s_{NN}}$ = 200 GeV. This indicates substantial amounts of dense partonic matter are formed in central heavy ion collisions at an energy of $\\sqrt{s_{NN}}$ = 200 GeV.

研究动机与目标

• 研究相对论性重离子碰撞中的长程多重性关联是否可作为密集强子物质形成的特征信号。
• 分析角度关联在大赝快度间隙中的持久性，作为所产生介质中集体行为的证据。
• 通过分析高多重性事件中的关联结构，区分初态效应与末态相互作用。
• 提供一个理论框架，将长程关联与强相互作用的夸克-胶子等离子体特性联系起来。

提出的方法

• 利用相对论性重离子碰撞中的事件间多重性涨落，探测长程关联。
• 采用累积量方法，从粒子多重性分布中提取长程关联。
• 使用赝快度（η）间隙，从高能核碰撞数据（如RHIC和LHC）中分离长程贡献。
• 将高多重性事件中的关联模式与低多重性事件中的关联模式进行比较，以识别集体行为。
• 采用流体动力学启发模型，将观测到的关联解释为局部各向同化和热平衡的证据。
• 利用关联强度随赝快度间隙宽度的变化，量化强子介质效应的空间范围。

实验结果

研究问题

• RQ1 重离子碰撞中的长程多重性关联能否用作探测密集强子物质的探针？
• RQ2 初态涨落与末态相互作用在生成长程关联中各自起什么作用？
• RQ3 随着事件多重性的增加，关联模式如何变化，这对介质性质意味着什么？
• RQ4 长程关联在多大程度上能跨越大赝快度间隙持续存在，这对介质的空间相干性意味着什么？
• RQ5 观测到的关联能否由局部热平衡的夸克-胶子等离子体流体动力学模型解释？

主要发现

• 长程多重性关联在大赝快度间隙中持续存在，表明所产生介质具有空间相干性。
• 在高多重性事件中，长程关联强度显著增强，表明其与密集强子物质的形成存在关联。
• 关联模式与仅由初态涨落无法解释，表明存在末态相互作用和介质效应。
• 观测到的关联结构可用具有局部各向同化的流体动力学模型良好描述，支持强相互作用夸克-胶子等离子体的形成。
• 关联在大快速度区间内的持久性表明，介质在广阔空间区域内表现出集体行为。
• 数据在大赝快度分离处显示出关联强度的明显增强，这是热平衡、密集强子介质的关键特征。