[论文解读] Study of multiparticle production by gluon dominance model (Part II)

P. Ermolov, Е. С. Кокоулина+6 more|ArXiv.org|Mar 24, 2005

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 1被引用 3

一句话总结

本文将胶子主导模型（GDM）扩展至质子-质子和质子-反质子碰撞中的多粒子产生过程，引入夸克拓扑结构与软光子发射，以解释实验数据。该模型成功再现了带电与中性粒子的多重性分布，通过类黑体辐射机制解释了软光子的过剩现象，并基于光子动量谱估算发射区域尺寸，与RHIC及固定靶实验数据在宽广能量范围内具有良好一致性。

ABSTRACT

The gluon dominance model presents a description of multiparticle production in proton-proton collisions and proton-antiproton annihilation. The collective behavior of secondary particles in $pp$-interactions at 70 GeV/c and higher is studied in the project {\bf "Thermalization"}. The obtained neutral and charged multiplicity distribution parameters explain some RHIC-data. The gluon dominance model is modified by the inclusion of intermediate quark topology for the multiplicity distribution description in the pure $p\bar p$-annihilation at few tens GeV/c and explains behavior of the second correlative moment. This article proposes a mechanism of the soft photon production as a sign of hadronization. Excess of soft photons allows one to estimate the emission region size.

研究动机与目标

• 开发一个基于QCD与强子化的统一现象学模型，用于描述高能强子碰撞中的多粒子产生过程。
• 解释pp与p-pbar湮灭过程中观测到的软光子过剩现象，该现象超出QED预测。
• 利用热辐射模型估算软光子发射区域的空间尺寸。
• 通过引入中间夸克拓扑结构，改进胶子主导模型，以更准确描述能量为几十GeV/c的p-pbar湮灭中的多重性分布。
• 实现理论预测与实验数据在多重性分布及二阶关联矩方面的定量一致。

提出的方法

• 采用两阶段模型：首先，初始强子发射胶子（泊松分布，平均值为m̄），随后胶子强子化为夸克-反夸克对。
• 应用二项分布建模强子化胶子产生的中性介子（π⁰），其中p₀与p_c分别为产生中性与带电介子的概率。
• 通过胶子与强子组分的卷积，引入p-pbar湮灭中中间夸克拓扑结构（0、2、4个带电π介子），对GDM进行修正。
• 采用类黑体辐射谱模型软光子（p_T ≤ 0.1 GeV/c），通过n_γ(T) ∝ T³估算光子密度与发射区域尺寸。
• 通过参数m̄ = 3.36 ± 0.18、N = 4.01 ± 0.61、n̄^h = 1.74 ± 0.26及拓扑比c₀:c₂:c₄ = 15:40:0.05，使模型拟合实验数据，χ²/ndf = 5.77/4。
• 利用L ∝ 1/p_T关系，从软光子动量估算发射区域尺寸，得到在p_T = 10 MeV/c时L ≈ 11 fm。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何将胶子主导模型扩展至能量为几十GeV/c的p-pbar湮灭中多重性分布的描述？
• RQ2 中间夸克拓扑结构在解释粒子多重性二阶关联矩中起何作用？
• RQ3 为何高能强子碰撞中软光子数量超出QED预测？
• RQ4 软光子发射能否建模为热辐射？这对其发射区域尺寸有何含义？
• RQ5 改进后的GDM在宽广能量范围内对实验多重性分布的再现能力如何？

主要发现

• 在69 GeV/c的pp碰撞中，π⁰介子的平均多重性为1.036 ± 0.041，与胶子主导模型一致。
• 该模型预测pp相互作用中总多重性最大为42个粒子，其中26个带电、16个中性，与TSTM一致。
• 通过在低带电多重性（n_ch ≤ 10）时将中性介子上限限制为2n_ch，模型显著改善了与实验数据的一致性，排除了反Centauri事件。
• 根据二项式模型中p_c/p_0 ≈ 1.46，推断带电介子的产生概率比中性介子高1.46倍。
• 在14.75 GeV/c的p-pbar湮灭中，模型拟合参数为m̄ = 3.36 ± 0.18、N = 4.01 ± 0.61、n̄^h = 1.74 ± 0.26，拓扑比c₀:c₂:c₄ = 15:40:0.05。
• 软光子发射区域尺寸估算值在p_T = 10 MeV/c时为11 fm，在p_T = 50 MeV/c时为2.0 fm，基于类黑体光子密度与动量谱得出。