[论文解读] Mott dissociation of D-mesons at the chiral phase transition and anomalous J/Psi suppression

D. Blaschke, G. Burau+1 more|ArXiv.org|Jun 28, 2000

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 3被引用 6

一句话总结

本文提出，在手征相变处D介子的Mott解离通过热π介子介质中的阈值效应增强了J/ψ碎裂截面，从而解释了CERN NA50实验在Pb-Pb碰撞中观测到的J/ψ异常抑制现象。采用具有温度依赖谱函数的改进Glauber模型，研究显示Mott转变降低了反应阈值，导致在$E_T \sim 40$ GeV附近抑制率出现临界增强，定性符合实验数据。

ABSTRACT

We investigate the in-medium modification of the charmonium breakup processes due to the Mott-effect for D-mesons at the chiral phase transition. A model calculation for the process J/Psi+pi --> D+D^*+ h.c. is presented which demonstrates that threshold effects in the thermal averaged breakup cross section can be explained as a Mott transition where final state quark-antiquark bound states enter the continuum of resonant states at the QCD phase transition. Applications to heavy-ion collisions within a modified Glauber model scenario and the phenomenon of anomalous J/$ψ$ suppression in the CERN NA50 experiment are addressed.

研究动机与目标

• 解释CERN NA50在$158$ AGeV能量下Pb-Pb碰撞中观测到的J/ψ异常抑制现象，该现象偏离了标准核吸收模型。
• 研究在手征/脱禁闭相变附近D介子的Mott效应如何改变底夸克偶素碎裂截面。
• 利用热场论和谱函数，对$J/\psi + \pi \to D + \bar{D}^* + \text{h.c.}$反应的介质中行为进行建模。
• 检验由于Mott解离导致的阈值增强是否能重现$E_T \sim 40$ GeV附近的J/ψ抑制突然下降现象。
• 为通过重夸克偶素态和开放粲夸克解离诊断夸克-胶子等离子体提供一个框架。

提出的方法

• 使用热力学格林函数技术，通过介质中碎裂过程计算J/ψ自能的虚部。
• 对$J/\psi + \pi \to D + \bar{D}^*$反应应用Born近似，结合终态粒子的热谱函数。
• 利用温度依赖的Breit-Wigner谱函数对介质中碎裂截面$\sigma^*(s)$进行建模。
• 引入一种改进的Glauber模型，考虑核吸收和纵向膨胀效应，其中$n(t) \propto t_0/t$。
• 将π介子谱函数视为决定π介子是否为壳上或共振态的关键介质依赖因素。
• 假设终态分布函数可忽略（$f_{D_i} \approx 0$），并在低密度近似下忽略$\Sigma^{<}$。

实验结果

研究问题

• RQ1 在手征相变处D介子的Mott解离是否能解释NA50观测到的J/ψ抑制中类似阈值的行为？
• RQ2 D介子的介质中谱函数如何影响J/ψ的热平均碎裂截面？
• RQ3 在QCD相变附近碎裂截面的增强是否导致$E_T \sim 40$ GeV处J/ψ抑制率出现临界上升？
• RQ4 包含介质修正截面的改进Glauber模型在多大程度上能重现NA50实验数据？
• RQ5 Mott转变在相变过程中如何将束缚夸克-反夸克态转化为共振连续态？

主要发现

• 在手征相变处D介子的Mott解离由于阈值降低，导致$J/\psi + \pi \to D + \bar{D}^*$碎裂截面出现临界增强。
• 该模型预测在$E_T \sim 40$ GeV附近出现类似阈值的J/ψ抑制上升，定性符合NA50实验观测到的异常抑制现象。
• 考虑介质中碎裂效应计算出的抑制比（实线）比核吸收基线（虚线）下降更陡峭，与实验数据更吻合。
• 通过Breit-Wigner形式建模的D介子谱函数的温度依赖性，驱动了在Mott转变温度附近的增强。
• 通过谱函数和热π介子分布引入介质效应，使有效碎裂速率相比真空截面显著提高。
• 该模型表明，Mott效应提供了一种解释J/ψ异常抑制的可行机制，区别于标准核吸收或屏蔽效应。