[论文解读] Strange hadron collectivity in pPb and PbPb collisions

the CMS Collaboration, Adam, W.+2351 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2022

High-Energy Particle Collisions Research被引用 1

一句话总结

本研究通过标量积法与多粒子关联方法，测量了在√sNN = 8.16 和 5.02 TeV 分别对应的高多重数 pPb 与 PbPb 碰撞中奇异强子（K0S 和 Λ）的椭圆流（v2）。在 pPb 碰撞中，四粒子与六粒子关联测得的 v2 值几乎完全一致，为小系统中存在集体行为提供了有力证据；而次事件累积量与喷注遮蔽分析有效抑制了非流效应，证实了该信号的稳健性。

ABSTRACT

The collective behavior of K$^0_\mathrm{S}$ and $\Lambda/\bar{\Lambda}$ strange hadrons is studied by measuring the elliptic azimuthal anisotropy ($v_2$) using the scalar-product and multiparticle correlation methods. Proton-lead (pPb) collisions at a nucleon-nucleon center-of-mass energy $\sqrt{s_\mathrm{NN}}$ = 8.16 TeV and lead-lead (PbPb) collisions at $\sqrt{s_\mathrm{NN}}$ = 5.02 TeV collected by the CMS experiment at the LHC are investigated. Nonflow effects in the pPb collisions are studied by using a subevent cumulant analysis and by excluding events where a jet with transverse momentum greater than 20\GeV is present. The strange hadron $v_2$ values extracted in \pPb collisions via the four- and six-particle correlation method are found to be nearly identical, suggesting the collective behavior. Comparisons of the pPb and PbPb results for both strange hadrons and charged particles illustrate how event-by-event flow fluctuations depend on the system size.

研究动机与目标

• 研究在类似重离子碰撞中的集体行为是否也存在于 pPb 等小质子-核系统中。
• 确定高多重数 pPb 碰撞中观测到的长程方位角关联是否源于真实的集体流，而非非流效应。
• 比较 pPb 与 PbPb 系统中奇异强子（K0S 与 Λ）的 v2 值，研究事件间流涨落对系统尺寸的依赖性。
• 通过喷注遮蔽与次事件累积量技术抑制非流贡献，确保观测到的关联反映真实集体行为。

提出的方法

• 采用标量积（SP）方法，通过引入伪快度间距，提取 v2 的二阶累积量。
• 利用多粒子 Q 累积量技术计算高阶累积量（四阶与六阶），以探测流涨落并抑制非流关联。
• 对 pT > 20 GeV 的喷注事件施加喷注遮蔽，以抑制硬散射过程带来的非流贡献。
• 通过将事件划分为独立子事件，执行次事件累积量分析，以减少短程关联。
• 在中 rapide 速区（|y| < 1）与高达 8.5 GeV 的横动量范围内，提取 K0S 与 Λ 的 v2 值。
• 分析基于 CMS 实验在 pPb（8.16 TeV）与 PbPb（5.02 TeV）碰撞中的数据，PbPb 中心度范围扩展至 5% 至 80%。

实验结果

研究问题

• RQ1 高多重数 pPb 碰撞中的奇异强子是否表现出集体行为，表现为不同粒子关联阶数下 v2 值的一致性？
• RQ2 喷注诱导的关联在 pPb 碰撞中观测到的多粒子方位角关联中占多大程度？
• RQ3 与 PbPb 碰撞相比，pPb 与 PbPb 碰撞中 v2 的事件间流涨落如何随系统尺寸变化？
• RQ4 次事件累积量与喷注遮蔽技术能否有效抑制小碰撞系统中的非流效应？
• RQ5 pPb 碰撞中奇异强子的 v2 是否在定量上与小而瞬态的 QGP 液滴的流体动力学模型一致？

主要发现

• 在高多重数 pPb 碰撞中，使用四粒子与六粒子关联方法提取的 K0S 与 Λ 的 v2 值几乎完全一致，表明具有稳健的集体行为。
• 引入喷注遮蔽后，四粒子与六粒子 v2 值之间的差异减小，证实喷注贡献是 pPb 碰撞中非流效应的主要来源。
• 次事件累积量分析有效抑制了短程关联，并证实了在 pPb 与 PbPb 系统中长程集体行为的持续存在。
• 在相似多重数下，pPb 碰撞中奇异强子的 v2 值在量级上与 PbPb 碰撞相当，表明具有相似的集体动力学。
• 结果支持小系统中集体流源于类似流体动力学介质而非纯粹非流效应的解释。
• 本研究提供了定量证据，表明 v2 的事件间流涨落依赖于系统尺寸，较大系统（PbPb）表现出更强的集体响应。