[论文解读] Size of the thermal source in relativistic heavy-ion collisions

Piotr Bożek|ArXiv.org|Jun 13, 2005

High-Energy Particle Collisions Research被引用 3

一句话总结

本文提出一个两分量模型来描述重离子碰撞中的相对论性重离子碰撞，将相互作用区域划分为一个致密的热化核心和一个外围的包层。核心通过热化和更强的喷射吸收，使每对参与核子的粒子产生量比p+p碰撞提高65%，而包层则遵循伤痕核子标度。该模型成功再现了所有碰撞中心度下的粒子产额和喷射抑制（R_AA）的中心度依赖性，核心中增加的吸收与PHENIX实验数据一致。

ABSTRACT

The dependence of the size of the thermal source on the centrality in ultrarelativistic heavy-ion collisions is studied. The interaction region consists of a well defined thermalized core, and of an outer mantle where the production scales with the number of participants. The thermal source builds up in the region with the largest density of participants in the transverse plane. Particle production in the thermalized core is enhanced in comparison to the wounded nucleon model. The change of the degree of strangeness saturation with centrality is also discussed. We perform an estimate of high pT jet absorption finding that an increase of the absorption in the thermal core is compatible with the data.

研究动机与目标

• 解释相对论性重离子碰撞中粒子产额的中心度依赖性，超越简单的伤痕核子标度。
• 将热源建模为两部分结构：一个致密的热化核心和一个外围的非热化包层。
• 通过将高密度核心中增加的吸收归因于粒子产额增强和喷射抑制，解释中心碰撞中粒子产额和喷射抑制的增强。
• 使用空间依赖的吸收模型，再现实验数据中粒子比（如K⁻/π⁻）和喷射抑制（R_AA）在所有中心度下的表现。

提出的方法

• 将相互作用区域分解为热化核心（粒子产额增强）和包层（产额与参与核子数成比例）。
• 采用阶跃函数密度分布：ρ = (d²N_part/ds²) × [θ(d_cut - d²N_part/ds²) + (1+α)θ(d²N_part/ds² - d_cut)]，其中α = 0.65用于核心。
• 通过吸收概率f = exp(–kI)建模喷射抑制，其中I为喷射轨迹上密度的路径积分。
• 应用不同的吸收系数：k = 0.09 fm⁻¹用于完整密度分布（再现实验数据），k = 0.8 fm⁻¹用于仅核心的吸收模型。
• 标准模型中喷射形成时间为τ = 0.2 fm，仅核心模型中τ = 0.8 fm，以反映致密介质中更长的形成时间。
• 将模型预测与PHENIX实验数据中Au+Au和Cu+Cu碰撞在p⊥ > 4.5 GeV下的R_AA进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 在Au+Au碰撞中，热源的大小和结构如何随中心度变化？
• RQ2 中心碰撞中每对参与核子的粒子产额增强是否可由一个热化核心及其增强的粒子产额来解释？
• RQ3 高p⊥探测器中的喷射抑制是否与主要发生在致密热化核心中的吸收一致？
• RQ4 通过包含核心和包层贡献的空间可变吸收模型，能否再现R_AA的中心度依赖性？
• RQ5 包层在喷射吸收中起什么作用？外围碰撞中无核心是否存在与实验数据矛盾？

主要发现

• 与√s = 200 GeV下的p+p碰撞相比，热化核心使每对参与核子的粒子产额提高65%。
• K⁻/π⁻比随中心度的变化可通过化学平衡热核心与奇异夸克增强包层的贡献组合良好再现。
• 只有当吸收同时发生在包层和核心时，才能再现外围碰撞中的喷射抑制（R_AA），而仅在核心中吸收则无法实现。
• 采用核心中密度增加（α = 0.65）和k = 0.09 fm⁻¹的模型，可准确再现p⊥ > 4.5 GeV下R_AA的完整中心度依赖性。
• 核心在N_part ≈ 40时出现，其存在导致该中心度范围内的粒子产额和涨落发生显著变化。
• 该模型成功描述了Cu+Cu碰撞中N_part ≤ 120范围内的带电粒子产额，尽管核心与包层尺寸比的涨落可能改变该体系中的物理行为。