[论文解读] Study of Centrality Dependence of Transverse Momentum Spectra of Hadrons and the Freeze-out Parameters at root(sNN) of 62.4 GeV, 130 GeV and 200 GeV

Saeed Uddin, Riyaz Ahmed Bhat+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 5, 2014

High-Energy Particle Collisions Research被引用 5

一句话总结

本研究采用包含纵向和横向流的统计热冻结模型，描述在RHIC能量62.4、130和200 GeV下，不同中心度类别的强子横动量谱和快度分布。结果表明，奇异夸克和双奇异超子的冻结时间早于非奇异强子，且随着中心度降低，动能温度升高而集体流减小，同时表明在更高能量下核透明度增强。

ABSTRACT

We attempt to describe the rapidity distribution of P, P-bar, K+ and K- for the most central Au+Au collisions at root(sNN) of 62.4 GeV,130 GeV and 200 GeV. The transverse momentum spectra of strange as well as non-strange hadrons e.g. P, P-bar, K+, K-, Lambda, Lambda-bar, Cascade,Cascade-bar and (Omega + Omega-bar) are studied for the whole centrality classes at all the three RHIC energies. The experimental data of the transverse momentum spectra and the rapidity distributions are well reproduced. This is done by using a statistical thermal freeze-out model which incorporates the rapidity (collision) axis as well as transverse direction boosts developed within an expanding hot and dense hadronic fluid (fireball) till the final freeze-out. We determine the thermo-chemical freeze-out conditions particularly in terms of temperature, baryon chemical potential and collective flow effect parameters for different particle species. The parameters indicate occurrence of freeze-out of the singly and doubly strange hyperon species at somewhat earlier times during the evolution of the fireball. Dependence of the freeze-out parameters on the degree of centrality is also described and it is found that the kinetic temperature increases and collective flow effect decreases with decreasing centrality at all energies studied. The nuclear transparency effect is also studied and it is clear from our model that the nuclear matter becomes more transparent at the highest RHIC energy compared to lower RHIC energies. The contribution of heavier hadronic resonance decay is taken into account.

研究动机与目标

• 描述在多个RHIC能量下，不同中心度类别的已识别强子的横动量谱和快度分布。
• 确定各类强子物种的热力学与动力学冻结参数（温度、化学势、流速）。
• 研究冻结条件的中心度依赖性及其随能量的演化。
• 评估核透明度与共振态衰变在强子末态中的作用。

提出的方法

• 应用包含纵向与横向流的统计热力学模型，描述金-金碰撞中强子的动量谱。
• 该模型考虑了火球从高温高密度强子介质演化过程中的洛伦兹不变纵向膨胀与横向径向流。
• 通过拟合质子、反质子、K⁺、K⁻、Λ、反Λ、Ξ、反Ξ、Ω、反Ω的实验数据，提取冻结参数——温度、重子化学势与流速。
• 在谱计算中纳入更重强子衰变产生的共振态贡献，以提高与实验数据的符合度。
• 通过基于碰撞参数或参与核子数的分箱方法，分析中心度依赖性。
• 通过将观测到的强子产额与非相互作用介质的预期值比较，评估核透明度。

实验结果

研究问题

• RQ1 在62.4、130和200 GeV的RHIC能量下，冻结温度与集体流参数如何随中心度变化？
• RQ2 奇异强子与双奇异强子是否比非奇异强子更早冻结？这对强子介质演化有何含义？
• RQ3 随着碰撞能量增加，介质的核透明度如何变化？
• RQ4 衰变共振态的贡献在多大程度上影响观测到的横动量谱？
• RQ5 重子化学势在冻结时的能源与中心度依赖性如何？

主要发现

• 在所有三种RHIC能量下，动能冻结温度随中心度降低而升高，表明在更外围的碰撞中火球温度更高。
• 随着中心度降低，集体流效应减弱，表明外围事件中径向流更弱。
• 奇异强子与双奇异超子（如Ξ、Ω）的冻结早于非奇异强子，表现为更低的冻结温度。
• 该模型成功再现了所有研究的强子物种在所有中心度与能量下的实验横动量谱与快度分布。
• 在最高RHIC能量（200 GeV）下，核透明度增加，表明在中心碰撞中末态相互作用减少。
• 共振态衰变对观测谱有显著贡献，尤其对较重强子（如Ξ与Ω）更为明显。