[论文解读] Toward UrQMD Model Description of pp and pC Interactions at High Energies

V. Uzhinsky|arXiv (Cornell University)|Aug 3, 2013

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 4被引用 3

一句话总结

本文研究了UrQMD模型版本3.3与NA61/SHINE和NA49合作组的高能pp和pC相互作用数据之间的差异。尽管已包含η介子衰变，该模型在20–80 GeV能量区间仍低估了π介子的产生，表明必须对模型参数进行重新标定，并引入低质量弹性散射衰变，才能准确描述实验数据。

ABSTRACT

It is found that UrQMD model version 3.3 does not describe NA61/SHINE Collaboration data on π-meson production in pp interactions at energies 20 - 80 GeV. At the same time, it describes quite well the NA49 Collaboration data on the meson production in pp and pC interactions at 158 GeV. The Collaborations do not consider feedback of η-meson decays. All versions of the UrQMD model assume that η-mesons are "stable". An inclusion of the decays into calculations leads to 2--3 % increase of the meson production which is not enough for description of the data. Possible ways of the model improvements are considered. Conclusions of the paper are: accounting of η-meson decays is not essential for a description of experimental data; a new tuning of the UrQMD model parameters is needed for a successful description of pp and pC interactions at high energies; inclusion of the low mass diffraction dissociation in the UrQMD model would be desirable.

研究动机与目标

• 识别UrQMD模型版本3.3在描述高能pp和pC相互作用方面的不足之处。
• 评估η介子衰变对模型中介子产生谱的影响。
• 评估修改二体反应截面或引入低质量弹性散射衰变是否能改善与实验数据的一致性。
• 为FAIR和NICA设施的未来模型标定与实现提供指导，以实现强子相互作用的精确模拟。

提出的方法

• 将UrQMD 3.3模拟结果与NA61/SHINE和NA49合作组在pp和pC相互作用中测得的π介子、K介子和质子谱进行对比。
• 通过修改衰变分支比并强制通过事件循环逻辑实现η介子衰变，将η介子衰变引入UrQMD代码。
• 系统性地将二体反应截面减小3倍，以检验对快度中心区域谱的敏感性。
• 引入固定50%的单通道弹性散射衰变概率，以抵消Fritiof模型中能量依赖的抑制效应。
• 模拟pp和pC相互作用中的质子谱，分析靶碎片区和入射碎片区的结构特征。
• 将数据重绘为快度空间图，以明确不同动量区域（入射碎片区与靶碎片区）的贡献。

实验结果

研究问题

• RQ1 在20–80 GeV能量区间，考虑η介子衰变是否能显著改善UrQMD模型对pp和pC相互作用中π介子产生的描述？
• RQ2 为何UrQMD 3.3模型在默认参数下无法准确描述NA61/SHINE合作组在20–80 GeV能量区间的π⁻产生数据，尽管其与158 GeV/c下的NA49数据吻合良好？
• RQ3 在较低能量下，减小UrQMD中的二体反应截面是否能改善对中等快度π介子谱的描述？
• RQ4 为准确描述pp和pC相互作用中的质子与π介子谱，是否必须引入低质量弹性散射衰变？
• RQ5 模型对pp与pC相互作用中质子谱的预测如何体现二体反应与弹性散射过程的影响？

主要发现

• 引入η介子衰变使介子产生量增加2–3%，但此改进不足以解决与NA61/SHINE在20–80 GeV能量区间的实验数据差异。
• UrQMD 3.3模型在默认参数下无法准确描述NA61/SHINE在20–80 GeV能量区间的π⁻产生数据，尽管其与158 GeV/c下的NA49数据吻合良好。
• 将二体反应截面减小3倍可改善与20–80 GeV能量区间的实验数据一致性，但会导致158 GeV/c下出现过估计。
• 将单通道弹性散射衰变概率固定为50%可改善与158 GeV/c下NA49数据的一致性，表明Fritiof模型在高能区的能量依赖抑制效应在物理上不成立。
• 模型预测在pp相互作用中，低角度（约2 GeV/c）处存在一个宽广的质子峰，这主要由二体反应或低质量弹性散射引起；但在pC相互作用中，由于pp与pn碰撞贡献相等，该特征被抑制。
• 将数据重绘为快度空间图后发现，低角度π介子数据（θ < 60 mrad）主要来自入射碎片区，而高角度数据则反映中央区域的产生过程。