[论文解读] Multiplicity and event-scale dependent flow and jet fragmentation in pp collisions at $ \sqrt{s} $ = 13 TeV and in p–Pb collisions at $ \sqrt{s_{ extrm{NN}}} $ = 5.02 TeV

ALICE Collaboration, Adamova, Dagmar+1061 more|arXiv (Cornell University)|Aug 31, 2023

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 124被引用 2

一句话总结

本研究利用双粒子方位角相关性，研究了在高能下pp和p–Pb碰撞中的流体动力学与喷流碎片化。通过应用低多重性模板拟合方法，减去喷流引起的非流效应，结果揭示了随着多重性降低，长程流信号逐渐减弱；同时在选择具有硬探针事件时，流系数未出现显著变化，这挑战了当前流体动力学模型，并凸显了在小系统中改进初始条件描述的必要性。

ABSTRACT

Long- and short-range correlations for pairs of charged particles are studied via two-particle angular correlations in pp collisions at $\sqrt{s}=13$ TeV and p$-$Pb collisions at $\sqrt{s_\mathrm{NN}} = 5.02$ TeV. The correlation functions are measured as a function of relative azimuthal angle $Δφ$ and pseudorapidity separation $Δη$ for pairs of primary charged particles within the pseudorapidity interval $|η| < 0.9$ and the transverse-momentum interval $1 < p_{ m T} < 4$ GeV/$c$. Flow coefficients are extracted for the long-range correlations ($1.6 < |Δη| <1.8$) in various high-multiplicity event classes using the low-multiplicity template fit method. The method is used to subtract the enhanced yield of away-side jet fragments in high-multiplicity events. These results show decreasing flow signals toward lower multiplicity events. Furthermore, the flow coefficients for events with hard probes, such as jets or leading particles, do not exhibit any significant changes compared to those obtained from high-multiplicity events without any specific event selection criteria. The results are compared with hydrodynamic-model calculations, and it is found that a better understanding of the initial conditions is necessary to describe the results, particularly for low-multiplicity events.

研究动机与目标

• 研究高多重性pp和p–Pb碰撞中长程关联的起源，挑战传统观点，即集体行为需要大而热平衡的介质。
• 分离来自喷流碎片化的流型关联与非流贡献，特别是在小系统中。
• 评估硬探针（喷流或领先强子）的存在是否改变观测到的流系数，以检验末态相互作用的作用。
• 评估实验结果与流体动力学及替代模型的一致性，特别是在低多重性区域。
• 识别当前多阶段模型（如CGC-EFT、因果流体动力学）在描述小系统中流体动力学时的局限性，特别是关于初始条件方面。

提出的方法

• 测量在|η| < 0.9范围内、1 < pT < 4 GeV/c的原初带电强子在相对方位角差(∆ϕ)与赝快度间隔(∆η)上的双粒子方位角相关性。
• 应用低多重性模板拟合方法，减去高多重性事件中增强的喷流对向碎片产额，从而分离出真实的长程流信号。
• 提取在不同高多重性事件类中长程关联区域(1.6 < |∆η| < 1.8)的流系数(v2)。
• 比较具有与不具有硬探针（喷流或领先强子）的事件中流系数的差异，以评估其对集体信号的影响。
• 与流体动力学模型计算结果进行比较，以评估模型在不同多重性类别下的表现。
• 使用全局贝叶斯分析约束模型参数，重点关注小系统中的初始态与输运性质。

实验结果

研究问题

• RQ1 pp和p–Pb碰撞中的长程流信号如何依赖于事件多重性？其是否随多重性降低而减弱？
• RQ2 在高多重性事件中，喷流碎片化贡献（非流效应）在多大程度上污染了测量到的流系数？
• RQ3 具有硬探针（喷流或领先强子）的事件与包含所有高多重性事件相比，其流系数是否显著不同？
• RQ4 当前的流体动力学模型（包括CGC-EFT和因果流体动力学）能否在多重性类别范围内定量描述观测到的流模式？
• RQ5 初始态涨落与初始条件在生成观测到的流型关联中起何种作用，特别是在低多重性事件中？

主要发现

• 长程流系数(v2)随多重性降低而显著减弱，表明集体行为具有多重性依赖性。
• 低多重性模板拟合方法成功通过减去高多重性事件中喷流引起的非流贡献，分离出真实的流信号。
• 包含硬探针（如喷流或领先强子）的事件与包含所有高多重性事件相比，流系数无显著变化，表明末态喷流效应并非主导观测到的集体行为。
• 流体动力学模型计算无法定量描述实验数据，特别是在低多重性区域，表明需要改进初始条件模型。
• 结果挑战了流体动力学描述在小系统中的普适性，提示当前有效理论可能无法完全捕捉长程关联的起源。
• 观测到的行为——流信号随多重性降低而减弱，且在选择硬探针事件时无变化——表明初始态涨落与末态动力学之间存在复杂相互作用，而当前模型尚无法完全再现这一现象。