[论文解读] Parton coalescence at RHIC

Vincenzo Greco, C. M. Ko+1 more|arXiv (Cornell University)|May 10, 2003

High-Energy Particle Collisions Research被引用 27

一句话总结

本文提出了一种完全协变的部分子聚束模型，统一描述在RHIC能量下Au+Au碰撞中，来自夸克-胶子等离子体（QGP）的软部分子和来自微小喷射（minijets）的硬部分子，以解释强子产生。通过采用测试粒子蒙特卡罗方法，将集体流与minijet和QGP部分子之间的聚束结合，该模型成功再现了实验测得的π介子、反质子和反奇异夸克介子的谱，包括在~1附近的中间动量区域反质子/π介子比值的增强现象，并预测了质子、Λ和Ω强子的椭圆流一致。

ABSTRACT

Using a covariant coalescence model, we study hadron production in relativistic heavy ion collisions from both soft partons in the quark-gluon plasma and hard partons in minijets. Including transverse flow of soft partons and independent fragmentation of minijet partons, the model is able to describe available experimental data on pion, kaon, and antiproton spectra. The resulting antiproton to pion ratio is seen to increase at low transverse momenta and reaches a value of about one at intermediate transverse momenta, as observed in experimental data at RHIC. A similar dependence of the antikaon to pion ratio on transverse momentum is obtained, but it reaches a smaller value at intermediate transverse momenta. At high transverse momenta, the model predicts that both the antiproton to pion and the antikaon to pion ratio decrease and approach those given by the perturbative QCD. Both collective flow effect and coalescence of minijet partons with partons in the quark-gluon plasma affect significantly the spectra of hadrons with intermediate transverse momenta. Elliptic flows of protons, Lambdas, and Omegas have also been evaluated from partons with elliptic flows extracted from fitting measured pion and kaon elliptic flows, and they are found to be consistent with available experimental data.

研究动机与目标

• 开发一种完全协变的聚束模型，使来自夸克-胶子等离子体的软部分子与来自微小喷射的硬部分子在同等基础上处理。
• 解决长期以来在RHIC观测中，反质子/π介子比值在中间横向动量区域增强现象的解释难题。
• 研究QGP中微小喷射部分子与热部分子之间的聚束在产生中间动量强子中的作用。
• 利用从π介子和K介子测量中提取的夸克层次流，预测并比较质子、Λ和Ω的椭圆流与实验数据。
• 通过去除零速度共动参考系和非相对论性运动学等简化假设，改进先前的模型。

提出的方法

• 基于Dover等人提出的方法，采用协变聚束形式，利用相对论性相空间和动量守恒计算强子产生概率。
• 部分子谱采用指数分布描述软QGP部分子（类热谱），并用幂律谱描述硬微小喷射部分子。
• 采用测试粒子蒙特卡罗方法，高效处理QGP与微小喷射源之间部分子数密度的巨大差异。
• 为QGP部分子引入集体横向流，其流速与通过两π介子关联实验提取的结果一致。
• 计算来自两种源（QGP与微小喷射）部分子之间的聚束，使中间pT区域的重子/反重子增强成为可能。
• 强子的椭圆流由拟合测量到的π介子和K介子v2的夸克层次椭圆流预测，输入考虑了味的依赖性。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否通过一种包含QGP与微小喷射部分子的完全协变聚束模型，再现RHIC实验中测量到的π介子、反质子和反奇异夸克介子的横向动量谱？
• RQ2 微小喷射部分子与QGP中热部分子之间的聚束，在多大程度上增强了中间动量区域的重子与反重子产生？
• RQ3 集体流效应与微小喷射聚束如何共同影响作为横向动量函数的反质子/π介子比值？
• RQ4 该模型能否通过从π介子和K介子数据中提取的夸克层次流，定量再现质子、Λ和Ω的椭圆流？
• RQ5 微小喷射聚束与集体流在观测到的强子谱与比值中各自贡献如何？

主要发现

• 该模型成功再现了RHIC实验测量的π介子、反质子和反奇异夸克介子的横向动量谱，包括在pT ≈ 3 GeV/c附近反质子/π介子比值上升至约1的特征行为。
• 在高横向动量区域，反质子/π介子比值下降，并趋近于微扰QCD的预测值，与实验数据一致。
• 反奇异夸克介子/π介子比值表现出类似趋势，但幅度较小，且在高pT区域值更高，反映出夸克组成与碎片化的差异。
• 与不包含该机制的模型相比，微小喷射部分子与QGP部分子聚束使中间pT区域强子谱增强超过两倍。
• 预测的质子与Λ的椭圆流与实验测量结果高度一致，验证了从π介子和K介子v2提取夸克层次流的可靠性。
• 由于奇异夸克的椭圆流小于轻夸克，该模型预测Ω的椭圆流小于Λ。