[论文解读] Two- and Three-Particle Jet-Like Correlations

Jason Glyndwr Ulery|ArXiv.org|Jan 31, 2008

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 26被引用 7

一句话总结

本研究利用STAR TPC数据，研究了√sNN = 200 GeV下的pp、d+Au和Au+Au碰撞中的两粒子和三粒子喷流样相关性。在中心Au+Au碰撞中，识别出马赫锥激波辐射为圆锥辐射的主要机制，辐射角度为1.39±0.01（统计）±0.04（系统）弧度，由于观测到的重子/介子相关性相似性以及喷流反向侧的展宽，该结果对现有的再组合与聚结模型提出了挑战。

ABSTRACT

We present results of 2-particle jet-like correlations, with high pT h+- triggers and identified pi+-, p, and pbar triggers in d+Au and Au+Au collisions and 3-particle jet-like azimuthal correlations in pp, d+Au, and Au+Au collisions at sqrt(s)=200 GeV. These results use data from the STAR TPC during RHIC runs II, III, and IV. Modifications in 2-particle correlations are observed in Au+Au collisions. These modifications are not seen in $pp$ or d+Au collisions. This demonstrates that the modifications are due to final state nuclear effects. High pT protons, anti-protons and charged pions are identified by the relativistic rise of dE/dx in the STAR TPC. Correlations of charged hadrons with high pT p, pbar, and pi+- show no discernible difference. The results post challenges to recombination and coalescence models which are otherwise very successful in explaining the large baryon/meson ratio and the splitting of the elliptic flow at intermediate pT. In central Au+Au collisions, the away-side 2-particle correlation is significantly broadened and even double humped in selective kinematic ranges. Three-particle correlations were employed to identify the underlying physics mechanism(s). Results in pp, d+Au and peripheral Au+Au collisions show dijet structure with away-side kT broadening. Results in mid-central and central Au+Au collisions are consistent with a near-side jet and on the away-side a combination of conical emission and large angle gluon radiation and deflected jets. The associated pT independent emission angle suggests Mach-cone shock waves being the underlying physics mechanism for the conical emission. The emission angle is measured to be 1.39+-0.01 (stat.)+-0.04(sys.) in ZDC triggered 0-12% Au+Au data.

研究动机与目标

• 确定中心Au+Au碰撞中观测到的展宽且呈双峰结构的反向侧相关性的基本物理机制。
• 通过比较高pT下重子与介子相关性，检验再组合与聚结模型的有效性。
• 确定圆锥辐射是否源于马赫锥激波或QCD切伦科夫辐射，通过pT无关的辐射角度进行判断。
• 通过比较pp、d+Au和Au+Au体系，探讨末态核效应的作用。
• 为未来基于识别粒子和多触发器的三粒子与四粒子相关性研究提供框架。

提出的方法

• 在pp、d+Au和Au+Au碰撞中，使用高pT h±、π±、p和p̄作为触发粒子，进行两粒子和三粒子方位角相关性分析。
• 应用ZYAM（最小值处零产额）方法对三粒子相关性的组合背景进行归一化。
• 利用事件逐次流分量和蒙特卡罗模拟，进行流修正以及探测器接受度/效率修正。
• 对三粒子相关函数的非对角投影进行拟合，以提取辐射角度和展宽。
• 分析辐射角度的pT依赖性，以区分马赫锥（pT无关）与切伦科夫辐射（pT相关）机制。
• 使用ZDC触发的中心度选择事件（0–12%）以提高信噪比并减少系统误差。

实验结果

研究问题

• RQ1 中心Au+Au碰撞中，反向侧两粒子相关性呈现展宽和双峰结构的原因是什么？
• RQ2 三粒子相关性中观测到的圆锥辐射是源于马赫锥激波还是QCD切伦科夫胶子辐射？
• RQ3 辐射角度是否依赖于伴随粒子的横动量？这对辐射机制有何含义？
• RQ4 为何在高pT识别粒子相关性中，重子-重子、重子-介子、介子-重子和介子-介子相关性之间无显著差异？
• RQ5 pp、d+Au和中心Au+Au碰撞中的三粒子相关性模式有何不同？它们揭示了喷流-介质相互作用的哪些信息？

主要发现

• 在0–12%中心度的Au+Au碰撞中，圆锥辐射的辐射角度测量值为1.39±0.01（统计）±0.04（系统）弧度，与马赫锥激波一致。
• 辐射角度在伴随粒子pT范围内无显著依赖性，排除了QCD切伦科夫辐射作为主导机制的可能性。
• 在中等中心度和中心Au+Au碰撞中，三粒子相关性揭示了近侧喷流与反向侧圆锥辐射的组合，包括大角度胶子辐射和偏转喷流。
• 重子-重子、重子-介子、介子-重子和介子-介子相关性之间未观测到显著差异，对再组合与聚结模型构成挑战。
• 在中心Au+Au碰撞中，反向侧两粒子相关性显著展宽且呈双峰结构，但在pp或d+Au中未见此现象，表明末态核效应是其根源。
• 结果表明，马赫锥激波是圆锥辐射的主导机制，其依据是辐射角度的pT不变性以及pT依赖性的缺失。