[论文解读] Multiparticle production at RHIC and LHC: a classical point of view

A. Krasnitz, Raju Venugopalan|ArXiv.org|Feb 9, 2001

High-Energy Particle Collisions Research被引用 4

一句话总结

本文采用经典杨-米尔斯方法研究了RHIC和LHC重离子碰撞中的多粒子产生问题，利用McLerran–Venugopalan有效场论来模拟高部分子密度胶子场。结果表明，晚期的胶子多重数和能量密度遵循有效温度约为1.28Λₛ、有效质量约为0.092Λₛ的玻色-爱因斯坦分布，在中心Au-Au碰撞中，RHIC的初始胶子多重数约为950，LHC的初始胶子多重数约为4300。

ABSTRACT

We report results of our ongoing nonperturbative numerical study of a classical effective theory describing low-x partons in the central region of a heavy-ion collision. In particular, we give estimates of the initial transverse energies and multiplicities for a wide range of collision regimes, including those at RHIC and at LHC.

研究动机与目标

• 使用经典有效场论方法对高能重离子碰撞中的多粒子产生进行建模。
• 估算RHIC和LHC中心快度区的初始横动量能量和粒子多重数。
• 研究标准微扰QCD之外的高部分子密度胶子场的非微扰行为。
• 探索在纯粹经典杨-米尔斯框架下热平衡特征的出现机制。
• 为流体动力学或输运演化模型提供初始态粒子产生的定量估计。

提出的方法

• 使用McLerran和Venugopalan（MV）的经典有效场论，将洛伦兹压缩核中的低x部分子描述为静态、高斯分布的色荷源。
• 通过KMW形式化方法推导出的随机、洛伦兹不变初始条件求解经典杨-米尔斯方程。
• 在SU(2)规范群下于格点上执行非微扰数值模拟，以计算能量和粒子数分布。
• 采用两种粒子数定义方法：一种通过库仑规范场分解，另一种通过势形式化中的弛豫动力学。
• 将所有物理量表示为无量纲参数ΛₛL的函数，其中Λₛ由结构函数估计，L由核尺寸确定。
• 将得到的胶子动量分布拟合至玻色-爱因斯坦形式，以提取有效温度和质量参数。

实验结果

研究问题

• RQ1 在RHIC和LHC的中心重离子碰撞中，初始产生的胶子能量和多重数分布是怎样的？
• RQ2 经典杨-米尔斯理论能否再现高部分子密度QCD中类似热平衡的特征？
• RQ3 在低横动量区域，胶子动量分布与微扰理论预测的偏离程度如何？
• RQ4 在多体场构型中，经典场能否用具有有效质量和温度的玻色-爱因斯坦分布来描述？
• RQ5 结果如何随无量纲参数ΛₛL变化？对SU(3)规范群和真实碰撞几何的外推结果如何？

主要发现

• 在中心区域，晚期适当时间下的初始能量密度每单位快度趋于常数，当ΛₛL ≈ 297（LHC区域）时，f_E(ΛₛL) ≈ 0.257。
• 胶子动量分布在k⊥ ~ Λₛ处变软，且能很好地拟合为反温度β ≈ 1.28Λₛ、有效质量m ≈ 0.092Λₛ的玻色-爱因斯坦分布。
• 每单位快度的总胶子多重数估计为：RHIC（ΛₛL ≈ 120）约为950，LHC（ΛₛL ≈ 240）约为4300，基于SU(2)模拟并外推至SU(3)。
• 通过库仑规范和弛豫动力学两种独立方法计算粒子数，结果一致，微小差异可能源于规范效应。
• 函数f_N(ΛₛL)随ΛₛL缓慢增加，表明多重数对初始场强标度的依赖性较弱。
• 在纯粹经典理论中出现玻色-爱因斯坦形式的分布出乎意料，提示经典场动力学与QCD中热化之间可能存在某种联系。