[论文解读] Nuclear Reaction Mechanisms and the Cronin Effect

G. G. Barnaföldi, Gábor Papp+2 more|ArXiv.org|Jul 14, 2003

High-Energy Particle Collisions Research被引用 3

一句话总结

本论文利用包含固有部分子横向动量（kT）的下一阶修正（NLO）pQCD改进部分子模型，研究了从SPP到RHIC能量范围内pA碰撞中π介子产生过程中的Cronin效应。结果表明，引入⟨kT²⟩ ≈ 2 GeV²的kT分布可成功再现pA碰撞中的Cronin峰；而在RHIC能量下，核屏蔽效应变得显著，尤其在中心度相关的dAu数据中，b依赖的屏蔽效应揭示了R_dAu(b)中可区分的结构。

ABSTRACT

The influence of nuclear multiscattering and shadowing on pion spectra is investigated in $pA$ collisions from CERN SPS to RHIC energies. The calculations are performed in a next-to-leading order (NLO) pQCD-improved parton model, including intrinsic partonic transverse momentum distributions. The nuclear modification of the pion spectra (Cronin effect) is considered at different targets in a wide energy range. Theoretical predictions are displayed for planned $pA$ experiments at CERN SPS and recent $dAu$ experimental results are analysed at RHIC.

研究动机与目标

• 解释从CERN SPS到RHIC能量范围内pA碰撞中π介子产生的Cronin效应。
• 研究核多散射与屏蔽在高能下对π介子谱的修正作用。
• 确定固有部分子横向动量（kT）对再现pp和pA碰撞中实验π介子谱的影响。
• 在RHIC的dAu碰撞中，比较不同核屏蔽模型（b无关与b相关）在中心度分箱数据中的表现。
• 检验核修饰因子R_dAu是否能通过中心度依赖测量区分竞争的屏蔽参数化形式。

提出的方法

• 采用包含通过高斯分布g(kT) = (1/π⟨kT²⟩)exp(−kT²/⟨kT²⟩)引入的固有kT的下一阶修正（NLO）pQCD改进部分子模型，使用因子化三维部分子分布函数（PDFs）。
• 采用固定尺度方案：因子化与重整化尺度设为Q = κ·pT/zc，以及碎片化尺度QF = κ·pT，其中κ ≈ O(1)。
• 使用NLO PDFs（MRST(cg)）和碎片化函数（KKP），下探至Q² ≈ 1.25 GeV²，以覆盖低pT ≥ 2 GeV区域。
• 通过PDFs、部分子截面（dσ̃/dv）和碎片化函数（Dcπ(zc, QF²)）的卷积计算π介子产生截面。
• 通过多散射（C·h_pA(b)）和屏蔽（EKS，更新的HIJING b无关与b相关模型）引入核效应。
• 进行NLO计算，采用kT增强的PDFs，并与pp数据及SPS和RHIC的pA数据对比，重点关注核修饰因子R_pA和R_dAu。

实验结果

研究问题

• RQ1 在NLO pQCD中，引入固有部分子横向动量（kT）如何影响pp和pA碰撞中π介子谱的描述？
• RQ2 核多散射与屏蔽在不同靶核与能量下对塑造π介子谱中Cronin峰的贡献是什么？
• RQ3 在√s = 200 GeV的dAu碰撞中，不同核屏蔽参数化形式（b无关与b相关）如何影响R_dAu的中心度依赖性？
• RQ4 在dAu碰撞中，核修饰因子R_dAu是否能区分竞争的屏蔽模型，特别是在外围与中心区间？
• RQ5 Cronin峰的位置与高度在多大程度上依赖于固有kT参数⟨kT²⟩和靶核质量数A？

主要发现

• 引入⟨kT²⟩ ≈ 2 GeV²的固有kT可成功再现pA碰撞中20–200 GeV质心能量范围内π介子谱的Cronin峰。
• 在SPS能量（158 AGeV）下，多散射主导于屏蔽效应，Cronin峰出现在pT ≈ 4 GeV，且其高度随靶核质量数A增加而上升。
• 在RHIC能量（√s = 200 GeV）下，屏蔽效应变得显著（最高达~20%），b相关屏蔽导致R_dAu(b)中出现独特结构，表现为中央区间R_dAu > 1，外围区间R_dAu ≈ 1。
• 尽管b依赖性不同，b无关与b相关屏蔽模型的最小截面R_dAu结果几乎相同，这是由于对碰撞参数的平均所致。
• 采用kT增强PDF的理论NLO预测在实验不确定度范围内再现了PHENIX dAu最小截面π⁰数据，验证了该模型在RHIC能量下的有效性。
• Cronin峰位置对质心能量不敏感，但强烈依赖于⟨kT²⟩，其峰高与多散射项C·h_pA(b)成正比，并随A增加而上升。