□ 연구개요 본 연구는 고온의 QCD 매질에서 입자들의 생성, 상호작용 및 수송 과정을 연구하여 상대론적 중이온충돌에서 일어나는 물리적 현상을 이해하는 것을 목적으로 한다. RHIC과 LHC 등에서 측정되는 입자들의 생성량은, 초기 생성 뿐 아니라 쿼크-글루온플라즈마 내에서의 상호작용 및 상전이(phase transition) 후 강입자화 되는 과정에서의 메커니즘과도 밀접한 관련이 있기 때문에, 중이온 충돌계의 진화를 이해하는 것은 실험 결과를 이해하고 분석하는데 있어 필수적이다. 본 연구에서는 특이 강입자(exotic hadron) 생성과 쿼코니움(quarkonium)의 해체(dissociation) 및 재조합(regeneration)에 초점을 맞추어 연구가 진행되었다. □ 연구 목표대비 연구결과 상대론적 중이온 충돌에서 특이 강입자의 하나인 네 개의 쿼크로 구성된 T
cc의 생성을 연구하였다. T
cc는 크기가 상대적으로 큰 분자(molecular) 상태이거나 치밀한 쿼크(compact multiquark) 상태일 가능성이 있다. 유체역학(hydrodynamics)을 이용하여 강입자 상태 물질의 진화를 모델화하고, 구조에 따른 T
cc의 초기 생성 및 파이 중간자와의 반응을 계산함으로써 RHIC과 LHC에서 그 특이입자의 생성량을 예측하였다. 무거운 쿼크와 그 반쿼크의 색 전하(color charge)에 의한 쌍극자(dipole) 상호작용을 이용하여, 글루온 흡수와 비탄성 충돌에 의한 쿼코니움의 해체를 계산하였고 그 결과가 pNRQCD(potential nonrelativistic QCD)에 수렴함을 보였다. 이를 바탕으로 쿼크-글루온 플라즈마 내에서 쿼코니움의 해체와 재조합, 에너지 손실(energy loss)등에 대한 현상론적 모델을 만들었고 이 모델을 bottomonium의 바닥 상태(ground state)에 적용하였다. central rapidity 영역에서 RAA(nuclear modification factor)와 v2(elliptic flow)를 계산하였고 이를 CMS 실험 데이터와 비교하였다. □ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 1) 본 과제에서 연구된 강입자 상태 물질의 유체역학적 모델과 반응 속도식(rate equation)을 이용한 입자들의 생성량 계산은 다른 특이 입자들의 생성량 예측에 활용될 수 있다. 2) 쿼코니움의 해체, 재조합, 에너지 손실을 이용한 현상론적 모델은 bottomonium의 바닥 상태 외에도 들뜬 상태(excited states) 및 charmonium 등에 적용하여, 이들의 RAA및 그 비율 등 다른 실험 데이터 분석에 활용될 수 있다. 3) 본 과제에서 개발된 쿼코니움 연구 결과를 바탕으로, 국내에서 무거운 쿼크 및 쿼코니움에 대한 시뮬레이션 코드 개발이 진행 중이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)
- 연구책임자 : 홍주희
- 주관연구기관 : 연세대학교
- 발행년도 : 20210300
- Keyword : 1. 상대론적 중이온 충돌;쿼크-글루온 플라즈마;강입자 상태;쿼코니움; 2. relativistic heavy ion collisions;quark-gluon plasma;hadronic gas;quarkonium;
