+ All Categories
Home > Documents > Search for the CharmoniaDissociation in Lattice...

Search for the CharmoniaDissociation in Lattice...

Date post: 25-Jun-2020
Category:
Upload: others
View: 0 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
21
Search for the Charmonia Dissociation in Lattice QCD H. Ohno, T. Umeda and K. Kanaya for WHOTQCD Collaboration SQM 2008 Tsinghua University, Beijing, Oct 8, 2008
Transcript
Page 1: Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCDhep.tsinghua.edu.cn/sqm2008/S10/SQM2008_ohno.pdf · Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCD H. Ohno, T. Umeda and K.

Search for the Charmonia Dissociation in Lattice QCD

H. Ohno, T. Umeda and K. Kanayafor WHOT‐QCD Collaboration

SQM 2008Tsinghua University, Beijing, Oct 8, 2008

Page 2: Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCDhep.tsinghua.edu.cn/sqm2008/S10/SQM2008_ohno.pdf · Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCD H. Ohno, T. Umeda and K.

Introduction (1) : J/Ψ suppression

• Dissociation of charmonia in deconfined phase is an interesting subject to understand QGP because

– J/Ψ suppression is one of the most important signals in heavy ion collisions. 

– Recently, sequential J/Ψ suppression scenario is proposed.

– Not only J/Ψ itself but also other heavier charmonia play important roles for J/Ψ suppression.

Search for the Charmonia Dissociation in Lattice QCD

1/19

J/Ψ

Ψ’

χc

60%

30%

10%

Heavy ioncollision

H. Ohno, T. Umeda and K. Kanayafor WHOT‐QCD Collaboration

L. Antoniazzi et al. [E705 Collaboration], Phys. Rev. Lett. 70, 383 (1993)

Page 3: Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCDhep.tsinghua.edu.cn/sqm2008/S10/SQM2008_ohno.pdf · Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCD H. Ohno, T. Umeda and K.

• Current lattice studies of the charmonia spectral functions with MEM (based on Bayesian analysis) suggest

– S wave states (ηc, J/Ψ) seem to survive up to 1.5 Tc or higher.

– P wave states (χc) seem to dissolve  just above Tc.

– Excited charmonia (Ψ’) have NOT been investigated well yet.

• There are still some problems– Ambiguities of MEM in terms of choice of default models for spectral 

functions are known. 

– It is suggested that constant mode contribution cause a difficulty to analyze meson correlators, especially for P wave.

We want to cross‐check recent lattice results with other methods.

Introduction (2) : Lattice QCD studies

Search for the Charmonia Dissociation in Lattice QCD

2 /19H. Ohno, T. Umeda and K. Kanayafor WHOT‐QCD Collaboration

e.g. A. Jackovac et al., Phys. Rev. D75, 014506 (2007)

T. Umeda, Phys. Rev. D75, 094502 (2007)

Page 4: Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCDhep.tsinghua.edu.cn/sqm2008/S10/SQM2008_ohno.pdf · Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCD H. Ohno, T. Umeda and K.

• We investigate the chamonia dissociation in lattice QCD with following considerations.

– Spectral function consists of discrete spectra only due to spatial lattice size.

– When all charmonia fully dissolved above Tc, we naively expect:• Charmonia peaks should vanish and peaks of some scattering states may appears above Tc.

• Wave function for scattering states extend to large distances.

– To examine the expectations, we• study both effective masses and wave functions

• adopt mult‐state variatonal analysis to extract excited charmonia

• subtract the constant mode contribution from the moesn correlators and wave functions

Our approach

Search for the Charmonia Dissociation in Lattice QCD

3/19H. Ohno, T. Umeda and K. Kanayafor WHOT‐QCD Collaboration

T<TC T>TC

spectral function

wave function

We test with quenched approximation

ωω

rr

Page 5: Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCDhep.tsinghua.edu.cn/sqm2008/S10/SQM2008_ohno.pdf · Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCD H. Ohno, T. Umeda and K.

• On the finite volume lattice, scattering states have typical spatialboundary condition and spatial lattice size dependence in terms of discrete momenta.

Charmonia or scattering states?

Search for the Charmonia Dissociation in Lattice QCD

4 /19

H. Iida et al.,Phys. Rev. D74, 074502 (2006)

Charmonia Scattering states

H. Ohno, T. Umeda and K. Kanayafor WHOT‐QCD Collaboration

Wave function

Spectral fu

nction

PBCAPBC

ω ω

r r

There is no mass shift under changing BC There is some mass shift

under changing BC

Localized shape not depending on spatial lattice size and insensitive for BC

Extended shape depending on spatial lattice size and sensitive for BC

Page 6: Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCDhep.tsinghua.edu.cn/sqm2008/S10/SQM2008_ohno.pdf · Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCD H. Ohno, T. Umeda and K.

Meson correlators & wave functions

• Meson correlator

• Wave function

Search for the Charmonia Dissociation in Lattice QCD

5/19H. Ohno, T. Umeda and K. Kanayafor WHOT‐QCD Collaboration

JPC=0-+

JPC=1--

JPC=0++: meson operator

: meson correlator with zero momentum

: Bethe‐Salpeter amplitude

Nt : temporal lattice size

: to extract charmonia mass

JPC=0-+

JPC=1--

JPC=0++

Page 7: Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCDhep.tsinghua.edu.cn/sqm2008/S10/SQM2008_ohno.pdf · Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCD H. Ohno, T. Umeda and K.

Constant mode contribution for effective masses

• It is suggested that there is sizable contribution of constant mode above Tc, especially for the P wave.

– Effective mass below Tc and above Tc

Search for the Charmonia Dissociation in Lattice QCD

6 /19

T. Umeda, Phys. Rev. D75, 094502 (2007)

H. Ohno, T. Umeda and K. Kanayafor WHOT‐QCD Collaboration

T<Tc T>Tc

Page 8: Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCDhep.tsinghua.edu.cn/sqm2008/S10/SQM2008_ohno.pdf · Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCD H. Ohno, T. Umeda and K.

Separating out constant mode effects

• Midpoint subtracted correlator analysis

– Effective mass at 1.1Tc

7/19Search for the Charmonia Dissociation in 

Lattice QCDH. Ohno, T. Umeda and K. Kanayafor WHOT‐QCD Collaboration

Constant mode contribution can be separated out.

midpointsubtraction

from normal correlator from midpoint subtarcted correlator

Page 9: Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCDhep.tsinghua.edu.cn/sqm2008/S10/SQM2008_ohno.pdf · Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCD H. Ohno, T. Umeda and K.

• Smeared meson operator

• Effective mass

– Midpoint subtraction

– General eigenvalue equation

• Wave function

– Midpoint subtraction

Multi‐state variational analysis

Search for the Charmonia Dissociation in Lattice QCD

8 /19

: smearing functioni=1,2,…,Nstate

H. Ohno, T. Umeda and K. Kanayafor WHOT‐QCD Collaboration

A1 A2 A3 A4 A5 A6

0.02 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25

The parameters Ai

Page 10: Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCDhep.tsinghua.edu.cn/sqm2008/S10/SQM2008_ohno.pdf · Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCD H. Ohno, T. Umeda and K.

• Effective masses

Test in free quark case (1) : Effective masses

Search for the Charmonia Dissociation in Lattice QCD

9 /19

MBC:Mixed B.C.   (x, y, z)=(AP, P, P)

solid line : analytical solution 

Nstate=6    203×128 anisotropic lattice

Mass shift due to BC

S wave P wave

PBC APBC MBCPBC APBC MBC

H. Ohno, T. Umeda and K. Kanayafor WHOT‐QCD Collaboration

• Variational analysis works well to extract both ground and excited states.

• Mass shift due to spatial boundary conditions can be found in free quark case, which is the trivial scattering state case.

Page 11: Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCDhep.tsinghua.edu.cn/sqm2008/S10/SQM2008_ohno.pdf · Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCD H. Ohno, T. Umeda and K.

Test in free quark case (2) : Wave functions

• Wave functions for Ps Channel

Search for the Charmonia Dissociation in Lattice QCD

10/19H. Ohno, T. Umeda and K. Kanayafor WHOT‐QCD Collaboration

Ψ0

Ψ1Ψ2Ψ3

Ps

dashed line : analytical solution 

• Variational analysis works well to extract both ground and excited states.

• Wave functions extend to large distances in free quark case, which is the trivial scattering state case.

Nstate=6    203×128 anisotropic lattice

Page 12: Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCDhep.tsinghua.edu.cn/sqm2008/S10/SQM2008_ohno.pdf · Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCD H. Ohno, T. Umeda and K.

Lattice setup

• Action– O(a) improved Wilson fermion action ( rs=1 )

– Standard plaquette gauge action

– Quenched approximation

• Lattice– anisotropic lattice → anisotropy ξ=as/at=4

– Ns=16, 20(, 32)

– Nt=(8 (3.2Tc),) 12 (2.3Tc), 16 (1.8Tc), 20 (1.4Tc), 26 (1.1Tc), 32 (0.88Tc)

– as=0.0970(5) fm (2.030(13) GeV)

• Gauge configuration

• Gauge fixing : Coulomb gaugeSearch for the Charmonia Dissociation in 

Lattice QCD11 /19

Ns=16 Ns=20 Ns=32

Local op. 800 800 200

Derivative op. 300 300 200

Nt

Ns

asat

H. Ohno, T. Umeda and K. Kanayafor WHOT‐QCD Collaboration

Temperatures are changed in terms of changing temporal lattice size.

Page 13: Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCDhep.tsinghua.edu.cn/sqm2008/S10/SQM2008_ohno.pdf · Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCD H. Ohno, T. Umeda and K.

• Temperature and spatial BC dependence (Ve channel)

Numerical results : effective mass (1)

Search for the Charmonia Dissociation in Lattice QCD

12 /19

There seems to be no scattering state contribution up to 2.3Tc. 

H. Ohno, T. Umeda and K. Kanayafor WHOT‐QCD Collaboration

J/Ψ(1S)

Ψ’(2S)

PBCAPBC

Nstate=4(Results with Nstate=6 consistent)203×Nt lattice

: mass shiftin the free case

There is no clear BC dependence up to 2.3 Tc.

Page 14: Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCDhep.tsinghua.edu.cn/sqm2008/S10/SQM2008_ohno.pdf · Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCD H. Ohno, T. Umeda and K.

• Temperature and spatial BC dependence (Ps and Sc channel)

Search for the Charmonia Dissociation in Lattice QCD

13/19

Numerical results : effective mass (2)

H. Ohno, T. Umeda and K. Kanayafor WHOT‐QCD Collaboration

MBC:Mixed B.C.   (x, y, z)=(AP, P, P)

Ps Sc

ηc(1S)

ηc(2S)

χc0(1P)

χc0(2P)

PBCAPBCMBC

Page 15: Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCDhep.tsinghua.edu.cn/sqm2008/S10/SQM2008_ohno.pdf · Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCD H. Ohno, T. Umeda and K.

• Temperature dependence of wave function (Ve channel)

0.88Tc 1.1Tc 1.4Tc

1.8Tc 2.3Tc

0.88Tc 1.1Tc 1.4Tc

1.8Tc 2.3Tc

Numerical results : wave function (1)

Search for the Charmonia Dissociation in Lattice QCD

14/19H. Ohno, T. Umeda and K. Kanayafor WHOT‐QCD Collaboration

J/Ψ(1S) Ψ’(2S)

Nstate=4(Results with Nstate=6 consistent)203×Nt lattice

The ground state The first excited state

The wave functions of the ground and the first excited state keep their shapes up to 2.3 Tc.

Page 16: Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCDhep.tsinghua.edu.cn/sqm2008/S10/SQM2008_ohno.pdf · Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCD H. Ohno, T. Umeda and K.

Numerical results : wave function (2)

• Temperature dependence of wave function (Ps and Sc channel)

Search for the Charmonia Dissociation in Lattice QCD

15/19H. Ohno, T. Umeda and K. Kanayafor WHOT‐QCD Collaboration

ηc(1S) ηc(2S)

χc0(1P)

The ground state The first excited state

Ps

Sc

0.88Tc 1.1Tc 1.4Tc

1.8Tc 2.3Tc

0.88Tc 1.1Tc 1.4Tc

1.8Tc 2.3Tc

0.88Tc 1.1Tc 1.4Tc

1.8Tc 2.3Tc

0.88Tc 1.1Tc 1.4Tc

1.8Tc 2.3Tc

χc0(2P)

Page 17: Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCDhep.tsinghua.edu.cn/sqm2008/S10/SQM2008_ohno.pdf · Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCD H. Ohno, T. Umeda and K.

• Volume dependence at 2.3 Tc(Ve channel)

Numerical results : wave function (3)

Search for the Charmonia Dissociation in Lattice QCD

16 /19H. Ohno, T. Umeda and K. Kanayafor WHOT‐QCD Collaboration

The ground state The first excited state

• No sensitive volume dependences• Spatially localized even at T=2.3Tc for both ground state and 1st excited state

Ns=32Ns=20Ns=16

J/Ψ(1S) Ψ’(2S)

Nstate=4(Results with Nstate=6 consistent)

Page 18: Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCDhep.tsinghua.edu.cn/sqm2008/S10/SQM2008_ohno.pdf · Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCD H. Ohno, T. Umeda and K.

Numerical results : wave function (4)

• Volume dependence at 2.3 Tc(Ps and Sc channel)

Search for the Charmonia Dissociation in Lattice QCD

17/19H. Ohno, T. Umeda and K. Kanayafor WHOT‐QCD Collaboration

Ns=32Ns=20Ns=16

The ground state The first excited state

ηc(1S) ηc(2S)

χc0(1P)

Ps

Scχc0(2P)

Page 19: Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCDhep.tsinghua.edu.cn/sqm2008/S10/SQM2008_ohno.pdf · Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCD H. Ohno, T. Umeda and K.

Conclusion

• Charmonia dissociation are studied with variational analysis in quenched anisotropic lattice QCD.

– Constant mode contribution for meson correlators is taken into account. 

– Spatial boundary condition dependence of effective masses are examined.

– Temperature and spatial size dependence of wave function’s shape are investigated.

– There is large constant mode effect for P wave above Tc.

P wave charmonia have small change up to 2.3Tc when constant mode effect is considered.

– No clear signal of scattering states appears up to 2.3Tc.

– We find no clear evidences of dissociation for the all charmonium states (ηc, J/ψ, χc0 and their first excited states) up to 2.3Tc so far.

Search for the Charmonia Dissociation in Lattice QCD

18 /19H. Ohno, T. Umeda and K. Kanayafor WHOT‐QCD Collaboration

Page 20: Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCDhep.tsinghua.edu.cn/sqm2008/S10/SQM2008_ohno.pdf · Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCD H. Ohno, T. Umeda and K.

Future plan

• Simulation at higher temperature to investigate whether charmonia really dissolve.

• Full QCD simulation

Search for the Charmonia Dissociation in Lattice QCD

19/19H. Ohno, T. Umeda and K. Kanayafor WHOT‐QCD Collaboration

Page 21: Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCDhep.tsinghua.edu.cn/sqm2008/S10/SQM2008_ohno.pdf · Search for the CharmoniaDissociation in Lattice QCD H. Ohno, T. Umeda and K.

END


Recommended