[论文解读] Measurement of the distributions of event-by-event flow harmonics in Pb-Pb Collisions at sqrt(s_nn)=2.76 TeV with the ATLAS detector

J. Jia|CERN Document Server (European Organization for Nuclear Research)|Sep 19, 2012

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 9被引用 9

一句话总结

本研究首次利用ATLAS探测器测量了在$\sqrt{s_{\mathrm{NN}}}=2.76$ TeV下的Pb-Pb碰撞中事件间（EbE）流谐波分布$v_n$（$n=2$–$4$）。通过两种子事件方法和响应函数反卷积，发现中心碰撞中$v_2$分布与高斯涨落一致，而$v_3$和$v_4$在所有中心度下均呈高斯分布；Glauber和MC-KLN初始几何模型均无法在全中心度范围内描述$v_2$。

ABSTRACT

The event-by-event distributions of harmonic flow coefficients v_n for n=2-4 are measured in Pb-Pb collisions at sqrt(s_nn)=2.76 TeV with the ATLAS detector, using charged particles with p_T > 0.5 GeV and |η|<2.5. The shape of the v_n distributions is consistent with Gaussian fluctuations in central collisions for v_2 and over the measured centrality range for v_3 and v_4. When these distributions are rescaled to have the same , the resulting shapes are nearly the same for p_T>1 GeV and 0.5

研究动机与目标

• 测量在$\sqrt{s_{\mathrm{NN}}}=2.76$ TeV下的Pb-Pb碰撞中，$n=2$–$4$的事件间（EbE）流系数$v_n$的分布。
• 通过将EbE $v_n$分布与Glauber和MC-KLN模型的初始几何偏心度分布进行比较，研究初始态涨落的性质。
• 评估$\sigma_{v_n}/\langle v_n\rangle$对$p_{\mathrm{TT}}$和中心度的依赖性，以探究流体动力学对初始几何的响应及涨落 universality（普适性）。
• 通过将$v_n^{\mathrm{EP}}$与$\langle v_n\rangle$和$\sqrt{\langle v_n^2\rangle}$进行比较，验证事件平面方法的一致性，检验其与涨落模型的一致性。

提出的方法

• 通过带$ p_{\mathrm{T}}>0.5$ GeV且$|\eta|<2.5$的带电粒子的方位分布的傅里叶展开，提取事件间流系数$v_n^\mathrm{obs}$。
• 使用从两子事件（2-SE）相关性推导出的贝塞尔-高斯形式建模响应函数$p(v_n^\mathrm{obs}|v_n)$，以校正探测器效率和有限多重数效应。
• 2-SE方法使用对称的$\eta$-子事件（$\eta>0$和$\eta<0$）来估计模糊分布，然后用于反卷积真实$v_n$分布。
• 通过使用推导出的响应函数对观测到的流矢量进行反卷积，重建EbE $v_n$分布，从而实现与初始几何模型的比较。
• 将$v_n$分布与Glauber和MC-KLN模型的初始态偏心度$\epsilon_2$进行比较，两者均按数据中$\langle v_2\rangle$的值进行重新标度。
• 评估事件平面方法$v_n^{\mathrm{EP}}$，并与$\langle v_n\rangle$和$\sqrt{\langle v_n^2\rangle}$进行比较，以检验其与涨落模型的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 对于$n=2$–$4$，事件间$v_n$分布是否与高斯涨落一致？这种一致性如何随中心度变化？
• RQ2 $\sigma_{v_n}/\langle v_n\rangle$对$p_{\mathrm{T}}$和中心度的依赖性如何？这对我们理解流体动力学对初始几何涨落的响应有何启示？
• RQ3 Glauber和MC-KLN模型在全中心度范围内对测量到的$v_2$分布的描述程度如何？
• RQ4 事件平面方法$v_n^{\mathrm{EP}}$相对于$\langle v_n\rangle$和$\sqrt{\langle v_n^2\rangle}$位于何处？这对其背后涨落结构意味着什么？

主要发现

• 在0–2%中心度下，$v_2$分布与高斯涨落一致，而$v_3$和$v_4$分布在整个中心度范围内均与高斯涨落一致。
• $\sigma_{v_n}/\langle v_n\rangle$对$v_2$和$v_3$均与$p_{\mathrm{T}}$无关，表明对初始几何涨落的流体动力学响应具有$p_{\mathrm{T}}$无关性。
• 对于$v_2$，$\sigma_{v_2}/\langle v_2\rangle$在$\langle N_{\mathrm{part}}\rangle \sim 200$（对应20–30%中心度）处达到最小值0.34。
• $v_2$分布无法被Glauber或MC-KLN初始几何模型在全中心度范围内良好描述，表明这些模型未能捕捉初始态涨落的全部复杂性。
• 事件平面方法$v_n^{\mathrm{EP}}$位于$\langle v_n\rangle$和$\sqrt{\langle v_n^2\rangle}$之间，其中在中等中心碰撞中$v_2^{\mathrm{EP}}$更接近$\langle v_2\rangle$，而在外围碰撞中则趋近$\sqrt{\langle v_2^2\rangle}$。
• $v_3$和$v_4$分布与模型的符合程度优于$v_2$，但这很可能是由于普遍的高斯形状主导了所有分布，而非模型真正成功。