pp,pp,pA,
pA,AA
AA衝突のダイナミックスは衝突のダイナミックスは同時に理解したか？
同時に理解したか？
QGP
QGPシミュレーションの理論の現状
シミュレーションの理論の現状
奈良 寧
国際教養大学
イントロダクション
Final state interactions(流体 vs パートン・ハドロンカスケード)
Initial state dynamics (non-QGP)(カラーグラス凝縮 vs ストリング相互作用)
第29回 Heavy Ion Pub 研究会 広島大学 2019年10月25日

クォーク・グルーオン・プラズマの作り方
Consider a collision of heavy ion such as Gold nucleus Au which has
118 neutrons and 79 protons. Au+Au at RHIC(2000) Pb+Pb at LHC(2011)

これまでAGS-E802/859実験において28Siまでの軽い原子核ビームを用いて行なってきたが、1992年、BNLのAGS加速器において核子当たり11-12 GeV/cの197Au原子核ビームが利用可能となった。
AGS-E866実験 志垣氏D論(1995)(世界で初めての重イオン衝突)
ＣＥＲＮでは８６年より核子あたり２００ＧｅＶの硫黄ビーム、９４年より核子あたり１６０ＧｅＶの鉛ビームの加速が行われた。

Separation of Initial and final stateinteractions at RHIC/LHC
Au + Au collisions

1 fm/cInitial state interaction
原子核がすり抜けるときにおこる相互作用

Final state interaction
among produced particles
4

QGP->集団運動の効果●●

集団フロー(collective flow)(横運動量分布,楕円フロー)ジェットエネルギーロス

C.Gale, et.al PRL110(2013)012302

5Pb+Pb at 2.76 TeV

Ann.Rev.Nucl.Part.Sci. 68 (2018)小さい系 pp, pA

小さい領域で(1fm)、短い時間、粒子の数も少ないので、陽子-陽子,陽子-原子核衝突では、QGPはできないと思われてきた。 (pAではジェントクエンチングがない)
ppでも流体が使える可能性の議論はあった。
Landau (1953)
Tevatron E735, MiniMax QGP search in p+p pbar + p collisions
P.Levai and B.Muller, PRL67 (1991)15196

小さい系でも集団効果があるような結果がでた
Long-range rapidity correlations (Ridge)●
Elliptic flow (v2), triangular flow (v3)●
Mass ordering: <pt> and v2●
Strangeness enhancement●

Jet-quenching has not been reported yet in small systems.

7

final state effects

●流体模型
superSONIC (Romatschke)iEBE-VISHNU (Ohio)
IP-sat. + CYM + MUSIC + UrQMD (Brookhaven)
EPOS3 (SUBATECH)
MC-Glauber+ hydro (Bozek,Krakow)
dynamical initialization (Sophia)
TRENTO+Hydro+UrQMD (Nagoya)パートンカスケード, ハドロンカスケード
AMPT, BAMPS

8

V2 at RHIC
PHENIX Phys.Rev. C97 (2018) 064904

9

V2 from superSONIC hydro model at LHC
R.D. Weller and P. Romatschke, Phys.Lett. B774 (2017) 351-356

10

Elliptic flow from EPOS3in p-Pb at 5.02TeV
v2の粒子の質量依存性も粘性流体で説明できる。

K. Werner, et. al. Phys.Rev.Lett. 112 (2014) no.23, 232301

11

Multiplicity dependence of <pt> in ppcollisions at 7 TeV

K. Werner, et. al. Phys.Rev. C89 (2014) no.6, 064903

12

Enhancement of multi-strange
from Pytthia8+hydroY. Kanakubo, et.al. PTEP 2018 (2018)121D01, nucl-th1910.10556

13流体模型でpp,pA,AAの実験値を再現できるようだ
AMPT (A multi phase transport) modelでもいろいろ再現できるらしい。
HIJING → string melting→ ZPC (parton cascade)→ coalescence → ART (hadron transport)

14

AMPT

15

L.He, T.Edomonds, Z.Lin, F.Liu, Dolnar,F.Wang, MPLB 753 (2016) 506

AMPTのパートン散乱は流体的でない?
AMPTでどのくらいパートンが衝突しているのかを見てみると、1回も衝突しないで、フリーズアウトするパートンが沢山いる。
→ anisotropic parton escape mechanism

Zi-Wei Lin (2019)16

E.Levin anL.V.Gribovd M.G.Ryskin, '83
A. H. Mueller and J. Qiu, '86
J. P. Blaizot and A. H. Mueller,'87

Structure of the hadrons at high energies

Nonlinear effect
r~1Qs

Gluon
Gluonsaturation
saturation

Saturation scaleカラーグラス凝縮
Hard partons

Cloud of Small x partonsClassical Yang-Mills fields

カラーグラス凝縮 : ハドロン,原子核の高エネルギー極限における姿
板倉 数記 日本物理学会誌 2004 年 59 巻 3 号 p. 148-156
https://doi.org/10.11316/butsuri1946.59.148

18

Initial state effects●●●Glasma graph + jet graph(Dusling and Venugopalan 2013)
Classical Yang-Mills (BNL group)
CYM+Pythia
mass ordering of <pt> and v2

B. Schenke, et. al.
Phys.Rev.Lett. 117 (2016) no.16, 162301

Color reconnection A.O.Velasquez, et.al.PRL111(2013)04001
Radiating antennas M. Gyulassy, et.al, PRD90(2014)054025
Target field anisotropy A.Kovner et.al. PRD83(2011)034017
Collectivity from interference B.Block, et.al. JHEP 1712(2017)074
Color dipole orientation bias E.Iancu et.al. PRD95(2017)094003
Elliptic gluon distributions Y.Hagiwara, et.al. PLB771(2017)374
19

IP-Glasma + Classical Yang-Mills
B. Schenke, S. Schlichting, R. Venugopalan, Phys.Lett.B747 (2015)76

20

Phenix, Nature (2018) “Creation of quark-gluon plasma droplets with three distinct geometries

How to discriminate models?

Hydrodynamical models predictions:21

Color fields in the domain of 1/Qs in CGC
Color correlation length = 1/Q_s = 0.1-0.2 fm

M.Mace, V.Skokov, P.Tribedy, R. Venugopalan, PLB 788 (2019) 161–165

22

Phenix, Nature (2018) “Creation of quark-gluon plasma droplets with three distinct geometries

How to discriminate models?
Hydrodynamics

Color Glass Condensate

23

Phenix, Nature (2018)

Comparison of models

流体模型は実験をよく再現している。

24Color Glass Condensate (MSTV)
Mark Mace, Vladimir V. Skokov, Prithwish Tribedy, and Raju Venugopalan
Phys. Rev. Lett. 121, 052301; Hep-ph1901.10506

25

MSTV
Mark Mace, Vladimir V. Skokov, Prithwish Tribedy, and Raju Venugopalan
Hep-ph1901.10506

26

CGC (MSTV)
Mark Mace, Vladimir V. Skokov, Prithwish Tribedy, and Raju Venugopalan
Erratum: Phys.Rev.Lett.121,052301(2018) received 13 June 201927

CGC+Hydro+UrQMD
B. Schenke, C. Shen, P. Tribedy, nucl-th1908.06212
初期条件(anisotropy in CGC)と終相互作用(hydro)の両方が重要である。

28

Pythia8 and collectivity
Multi parton interaction (MPI)
String shoving, transverse push, recombination
Hadronize. Color rope

29

Enhancement of multi-strange
hadrons in high-multiplicity pp

C.Bierlich Nucl.Phys. A982 (2019) 499-502
ロープからのハドロン生成でストレンジネスが増大する。
30

ALICE Nature Phys. 13 (2017)535

String shoving in pythia8
Chirstian Bierlich Phys.Lett.B779(2018)58

QM2018

ストリングの斥力反発の効果

31

Jet-quenching and v2 at high ptNagle, Ann.Rev.Nucl.Part.Sci68 (2018)211

pAではジェットクエンチングがないのに、高横運動量のv２があるのはなぜか?
32

Summary 2019年10月現在
流体模型でpp, pA, AAの集団効果は説明できる。
Parton cascade model (AMPT)で集団効果はptの大きい領域は説明できない。
カラーグラス凝縮モデル(MSTV)でcorrelationは説明できない。
String recombination, shaving and fusion to rope in Pythia8
でも集団効果はでてくるが、p/piを過大に評価するなど、解決すべき点もいろいろある。
HERWIG event generator: cluster hadronization→ new model:
p/pi ratio があうようになったが、ストレンジ粒子が多すぎ。

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課題
流体模型 vs パートンカスケード(anisotropic parton escape mechanism)
両方の描像で実験値が説明できるのは不思議である。
ジェットクエンチングなしで、high-ptのv２をどう説明する? Parton escapemechanism をサポートしているのか? あるいは、initial dynamicsだけで説明するCGCをサポートしているのか? Pythia8?
カラーグラス凝縮モデルにもとづく計算の拡張 i.e. CYM + jet
ハドロン化
e+e-, e-p, and e-A ?

34