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中間～高エネルギー重イオン衝突における楕円型フロー　から探るＥＯＳとＱＧＰ ＫＥＫ研究会「ＱＣＤとハドロン物理の新展開」 (平成18年2月28日 )

中間～高エネルギー重イオン衝突における楕円型フロー　から探るＥＯＳとＱＧＰ ＫＥＫ研究会「ＱＣＤとハドロン物理の新展開」 (平成18年2月28日 ). 一瀬 昌嗣 (M. Isse). 北大理. 導入 　　　重イオン衝突の時空発展 　　　楕円型フロー 模型 　　　ハドロン・カスケード(＋平均場) 結果 　　　ＡＧＳ～ＳＰＳ 　　　ＳＰＳ～ＲＨＩＣ まとめ. 温度Ｔ. 研究の目的. QGP 相. 核物質の状態方程式 ( EOS) を知りたい。 Lattice QCD などの理論 　　　　　　　　　　　隔たり 重イオン衝突 実験. ~170 MeV.

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中間～高エネルギー重イオン衝突における楕円型フロー　から探るＥＯＳとＱＧＰ ＫＥＫ研究会「ＱＣＤとハドロン物理の新展開」 (平成18年2月28日 )

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  1. 中間～高エネルギー重イオン衝突における楕円型フロー　から探るＥＯＳとＱＧＰＫＥＫ研究会「ＱＣＤとハドロン物理の新展開」 (平成18年2月28日) 一瀬 昌嗣 (M. Isse) 北大理 • 導入 　　　重イオン衝突の時空発展 　　　楕円型フロー • 模型 　　　ハドロン・カスケード(＋平均場) • 結果 　　　ＡＧＳ～ＳＰＳ 　　　ＳＰＳ～ＲＨＩＣ • まとめ

  2. 温度Ｔ 研究の目的 QGP相 核物質の状態方程式(EOS)を知りたい。 Lattice QCDなどの理論 　　　　　　　　　　　隔たり 重イオン衝突実験 ~170 MeV ハドロン相 カラー超伝導 ⇒両者から得られている知識をつなぐ必要。模型による現象論的解析。 超新星爆発 密度ρ 通常核 密度ρ0 中性子星 2-10ρ0 ~10ρ0 問題となること • ハドロン相での状態方程式・非圧縮率(K)と観測値との関係　 　⇒　中性子星や超新星爆発の理解 • QGP相への相転移の記述、実験的確証 • 非平衡過程　⇒　静的な物理量と観測量との関係 • 熱平衡化の時間スケール

  3. 重イオン衝突の時空発展 t Freeze out ~10fm/c ハドロン化 ~5fm/c 局所平衡 QGP ~1fm/c z RHICでの衝突過程の模式図 t Freeze out ~10fm/c 局所平衡 ハドロン化 ~5fm/c z AGS,SPSでの衝突過程の模式図 中間エネルギー(AGS,SPS)では、QGPはほとんど実現していないと考えられる。ハドロン化の後、　　局所平衡になる場合もあるが、その他は　ほとんど非平衡過程。 高エネルギー(RHIC)では、非常に早い段階での局所平衡(～QGP)への相転移があると考えられる。

  4. 重イオン反応でのCollective Flow • EOSを反映すると考えられる観測量。 • Elliptic flowは、その代表的なもの。 衝突関与部の圧力分布が反映されて形成されると考えられる。 • 強いElliptic flow ⇒QGPの存在

  5. 平均場を取り入れたハドロン輸送模型(BEM)の例平均場を取り入れたハドロン輸送模型(BEM)の例 =d<px>/d(y/yproj) [Danielewicz, Lacey, Lynch, Science 298,1592(2002)] • SIS ~ AGS (0.1~11 A GeV)の重イオン衝突を記述するには、ハドロンカスケード模型に平均場が必要。 • Fでは低いKが、v2高いKが良い ⇒ EOSは不定。 v=

  6. v2のビームエネルギー依存性 [Alt et al.(NA49), Phys. Rev. C 68, 034903 (2003)] • AGS~RHIC (Einc=11~21300 A GeV)の重イオン衝突で得られたv2/e(幾何学的なscalingをしたelliptic flow)は、流体力学模型で記述できる値に近づく。

  7. 本研究の概要 • 通常核密度付近での核物質の状態方程式(EOS)を、平均場として取り入れたハドロン輸送模型を用いてAGS, SPS実験で得られたCollective Flowの説明を試みた。AGSまでは既に研究されているが、SPSでは未だない。 近年重要視されている、運動量依存平均場の効果も調べた。 [Isse, Ohnishi, Otuka, Sahu, Nara, Phys. Rev. C 72, 064908 (2005)] • 高温・高密度で生じると考えられるQGPへの相転移が、 Collective Flowにどれだけ影響を与えているかを調べた。 QGPへの相転移が記述できない ハドロンカスケード模型 [Sahu, Ohnishi, Isse, Otuka, Phatak, submitted toPramana (India)] QGPへの相転移を取り入れた流体模型 [Hirano, Isse, Nara, Ohnishi, Yoshino, Phys. Rev. C 72, 041901(R) (2005)] で、Collective Flowの違いの説明を試みた。

  8. ハドロンカスケード模型 JAM String Hadrons N • 原子核-原子核散乱を、時間を追いかけて記述するシミュレーションコード。 • さまざまなハドロン自由度（ハドロン共鳴、String生成、Jet生成）が、取り入れられている。 • これらの衝突を繰り返して、初期の原子核-原子核の状態から、反応過程を経て、終期の粒子分布までを記述できる。 ハドロン共鳴 Δ N q q N π String生成 M3 M2 M4 B4 M1 B3 B1 B2 Nara et al., Phys. Rev. C 61,024901(2000) Jet 生成

  9. RQMD/S [Maruyama et al., Prog. Theor. Phys. 96, 263(1996)] • ローレンツ共変に相互作用を取り扱いN体の運動を扱うのは難しい ⇒束縛条件付きのハミルトニアン動力学RQMD/S を、ローレンツ共変に平均場を扱う枠組みとして採用。RQMD (Relativistic Quantum Molecular Dynamics) [Sorge et al.(1989)]の枠組みを部分的に近似し、運動方程式をポテンシャルを含んだ形で解析的に表せるようにしたもの。 • これをハドロン・カスケード模型JAMに導入。 • 相互作用Viを決める ⇒

  10. } 運動量依存 運動量依存平均場の導入 } 運動量非依存 運動量依存(MH,MS) 運動量非依存(H,S) パラメーターa,b,g ,Cex(k) , mkを四種選ぶ。  MH,MS: 運動量依存性は、proton+原子核(12C, 40Ca, 208Pb)散乱から得られた光学ポテンシャルUSEPを合わせるように決める。 [Hama et al, Phys. Rev. C 41, 2737 (1990)](左図) 密度依存性は、ゼロ温度で原子核が飽和性質する性質(右図)を再現するように決める。 Kは決まっていない ので2種づつ選んだ MH:K=448MeV MS:K=314MeV H: K=380MeV S: K=200MeV USEP=dV/dƒで、1粒子あたりのポテンシャル 但し、∫ƒ(r,p)dp=r(r)

  11. Nucleon MF Non-N MF v2の入射エネルギー依存性 運動量非依存のHは、他のハドロンカスケード(UrQMD)のものと同様の傾向を示している。 [Soff et al., nucl-th/9903061] • Proton v2のy~0付近のものを実験値と比較してみると、運動量依存平均場(MH,MS)が入ったハドロンカスケード(JAM)がよく再現できている。 • 非核子バリオンに効く平均場の効果は、低エネルギーほど小さい。 [Isse, Ohnishi, Otuka, Sahu, Nara, Phys. Rev. C 72, 064908 (2005)] SPS AGS

  12. v2(h), v2(pT) @RHIC 130GeV, Au+Au @SPS 17 GeV, Pb+Pb • [Sahu, Ohnishi, Isse, Otuka, Phatak, submitted to Pramana (India)] • JAMでのmid-centralでのSPSとRHICの比較では、 v2(h)の中心付近、v2(pT)はほとんど同じ値を示す。 • JAMでは、衝突初期の配置によりv2のほとんどは決定されると考えられる。

  13. 相対論的流体模型 T = 0 エネルギー運動量保存 niu = 0 カレントの保存 (baryon, strangeness,…) e : エネルギー密度 P :圧力 um: :4元速度　g(1,v) ni: :密度 0,Tch :Au+AuのdN/dをfit, Tth:可変 5本の独立な方程式 6個の独立変数 e,P,ni,v ↓ 状態方程式P(e,ni)を仮定 ↓ transverse longitudinal 初期条件を与え、Bjorken座標(t,hs,x,y)で解く。 Hirano, Nara, Nucl. Phys. A743, 305 (2004) Hirano, Tsuda, Phys. Rev. C 66, 054905(2002)

  14. PHOBOSの講演より [Hirano, Isse, Nara, Ohnishi, Yoshino, Phys. Rev. C 72, 041901(R) (2005)] • v2は、両模型の違いが顕著。 • 流体模型でもTth (⇔Freeze outの早さ)で違いがある。

  15. まとめ • AGS~SPS(Einc=2~158A GeV,s=3~17 AGeV)の重イオン衝突実験のCollective Flowを、ハドロンカスケード模型で分析した結果、運動量依存平均場が重要であることがわかった。SPSのエネルギーで、 QGPを導入しなくてもハドロンカスケード＋平均場の描像で、Collective Flowが説明できることがわかった。 [Isse, Ohnishi, Otuka, Sahu, Nara, Phys. Rev. C 72, 064908 (2005)] • SPS (Pb+Pb,s=17AGeV) とRHIC(Au+Au ,s= 130~200A GeV) のハドロンカスケード模型でのv2は、ほぼ同じ値を示した。これは、RHICでの実験値より小さい。⇒ハドロンカスケードでv2の記述は困難　⇒次の吉野君のtalk [Sahu, Ohnishi, Isse, Otuka, Phatak, submitted to Pramana (India)] • RHIC(Cu+Cu,s=200AGeV)で、ハドロンカスケード模型と流体模型を比較した結果、 v2の実験値は、Tth=100MeVの流体模型と、カスケード模型の中間あたりに位置した。このことから、Au+Au衝突では広い範囲にわたっていたQGPが、Cu+Cuでは小さい範囲に狭まり、またより短い時間に実現したというシナリオを示唆。 [Hirano, Isse, Nara, Ohnishi, Yoshino, Phys. Rev. C 72, 041901(R) (2005)]

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