ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА, 2023, том 86, № 1, с. 276-284
ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ И ПОЛЯ
ФРАКТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МОНТЕ-КАРЛО AuAu-СОБЫТИЙ
ПРИ ЭНЕРГИИ
√sNN = 200NNNN ГэВ
© 2023 г. Т. Г. Дедович1),2)*, М. В. Токарев1),2)**
Поступила в редакцию 20.09.2022 г.; после доработки 20.09.2022 г.; принята к публикации 22.09.2022 г.
Представлены результаты фрактального анализа Монте-Карло AuAu-событий при энергии
√sNN =
= 200 ГэВ, полученные методом систем уравнений степенных покрытий (SePaC). Для генерации
событий использовалась мультифазная транспортная модель AMPT. В качестве исследуемой пере-
менной рассматривался поперечный импульс pt отрицательно заряженных частиц, регистрируемых в
интервале псевдобыстрот |η| < 0.5 в событиях с различной центральностью от (0-5)% до (30-40)%.
Для сравнительного анализа рассматривались наборы случайных событий и Монте-Карло фракталы.
Показаны различия в поведении зависимости доли событий, реконструируемых как фракталы, от
параметров метода для разных типов данных. Найдены оптимальные значения параметров для
анализа AMPT AuAu-событий. Отмечается зависимость доли событий Prtn, восстанавливаемых как
фракталы, от центральности и множественности в AuAu и случайных событиях, соответственно.
Установлены незначительные различия в поведении распределений по размерности DF для разных
классов центральности. В AMPT AuAu-событиях выделены два класса, различающиеся формой
спектров по поперечным импульсам.
DOI: 10.31857/S0044002723010154, EDN: RBASAL
1. ВВЕДЕНИЕ
что новым направлением для изучения КХД на
коллайдерах является фрактальность партонных
Концепция фракталов широко используется в
каскадов, которая должна приводить к аномаль-
физике для изучения решений уравнений Шредин-
ной размерности фазового пространства, и подчер-
гера [1], структуры пространства-времени в кван-
кивал, что обнаружение фрактальности является
товой теории поля как нового метода регуляриза-
важной экспериментальной задачей.
ции [2], распределения плотности топологического
заряда, полученного в глюодинамике на решетке
[3], перемежаемости в спектре вторичных частиц
2. ОПИСАНИЕ НАБОРА ДАННЫХ
[4], термодинамических функций системы рожден-
В работе проводится фрактальный анализ
ных адронов [5], сигнала критических явлений в
ядерных столкновениях [6], фрактальных свойств
Монте-Карло AuAu-событий при энергии
√sNN =
ядер и событий [7].
= 200 ГэВ, полученных с помощью генератора
AMPT [9, 10]. В качестве исследуемой переменной
Набор адронов, рожденных в неупругом взаи-
использовался поперечный импульс pt отрицатель-
модействии, можно рассматривать как набор точек
но заряженных частиц, регистрируемых в интерва-
в фазовом пространстве {pt, η, ϕ}. Здесь pt
ле псевдобыстрот |η| 0.5. События разделялись
поперечный импульс, η — псевдобыстрота, ϕ
по центральности. Количество событий Nev и их
азимутальный угол. Распределение точек в этом
пространстве определяется динамикой взаимодей-
средняя множественностьNh- для разных классов
ствия: жестким рассеянием, партонным ливнем в
центральности представлены в табл. 1.
начальном и конечном состояниях, многочастич-
На рис. 1 приведено распределение событий по
ным взаимодействием, фрагментацией партонов в
множественности Nh- для разных классов цен-
адроны, распадом нестабильных частиц. Дж. Бьер-
тральности AMPT AuAu-событий. Видно, что со-
кен в своей работе [8] обращал внимание на то,
бытия с наибольшей центральностью имеют боль-
шую среднюю множественность.
1)Объединенный институт ядерных исследований, Дубна,
Для сравнительного анализа рассматривались
141980, Россия.
наборы случайных событий и Монте-Карло-
2)Государственный университет “Дубна”, 141980, Дубна,
Россия.
фракталы. Распределение по множественности для
*E-mail: tdedovich@yandex.ru
наборов случайных событий совпадает с анало-
**E-mail: tokarev@jinr.ru
гичным распределением AMPT AuAu-событий
276
ФРАКТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МОНТЕ-КАРЛО
277
Таблица 1. Характеристики AMPT AuAu-событий при
соответствует i-ому уровню фрактала. Пособы-
√sNN = 200 ГэВ и |η| 0.5
тийный анализ определяет, является ли событие
фрактальным. Для этого в рассматриваемом на-
боре распределений строится система уравнений
Центральность, %
Nev
Nh-
Ni
(lji)dF,i = 1, где Ni — количество элементов
j=1
0-5
29018
283
фрактала, а lji — длина j-элемента на i-ом уровне.
5-10
30000
229
Элементы фрактала определяются на основе
ненулевых бинов в распределении исследуемой
10-20
30000
176
величины. Событие считается фрактальным, если
20-30
29998
120
условие |dF,i
dF |
dF < Dev выполнено не менее
30-40
30000
79
чем для трех уровней. Здесь Dev — параметр
метода
dF — среднее значение размерностей dF,i.
Рассматриваются наборы покрытий с различными
(рис. 1). Фрактальный набор данных содержит
основаниями Pcov = 3, ..., PMax (PMax — пара-
1823 события, полученных независимым [11], зави-
метр метода), а также гипотезы независимого и
симым [12] и комбинированным [13] делением. При
зависимого деления элементов [1]. Фрактальная
генерации фракталов использовались различные
размерность определяется по формуле DF
dF .
основания PF (от 3 до 8). Множественность в
В работе выбор параметров метода проведем
событиях изменялась в широком диапазоне от 8 до
на основе анализа распределений по доле Prtn
1024.
событий, реконструируемых как фракталы.
На рис. 2a представлена зависимость доли Prtn
3. ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ SePaC-МЕТОДА
реконструированных фракталов от параметра Dev
ПРИ АНАЛИЗЕ ДАННЫХ
при PMax = 105. Видно, что зависимость возраста-
ет и выходит на плато (Prtn = 0.96) при Dev = 0.05.
В данной работе фрактальный анализ выпол-
Данное значение будем считать оптимальным и
няется методом систем уравнений степенных по-
использовать в дальнейшем анализе.
крытий (SePaC) [14]. Подробное описание метода,
На рис. 2б, в показаны зависимости доли Prtn
примеры его применения на тестовых фракталах и
событий, реконструируемых как фракталы, от зна-
различных видах фоновых событий представлены в
чения параметра PMax при оптимальном Dev для
работах [11-18].
фракталов, а также AMPT AuAu и случайных
Приведем краткое описание SePaC-метода.
событий различных классов центральности и мно-
В его основу положено определение размерности
жественности соответственно. Из рисунков видно,
Хаусдорфа-Безиковича [19], для вычисления ко-
что исследуемые зависимости для разных данных
торой рассматриваются различные наборы степен-
заметно различаются. Зависимость Prtn(PMax) для
ных покрытий исследуемой величины. Основание
AMPT AuAu-событий имеет несколько режимов
покрытия Pcov связано с количеством бинов N =
поведения: быстрый рост в диапазоне PMax = 3-5,
= (Pcov)i в i-ом распределении набора, которое
первое плато (PMax = 6-11) и последующее моно-
тонное возрастание с выходом на второе плато.
В диапазоне значений PMax < 10 от 5% до 10%
1/N dN/dNh-
AMPT AuAu-событий различных классов цен-
AMPT AuAu
0.030
тральности реконструируются как фракталы, а до-
sNN = 200 ГэВ, |η| ≤ 0.5
ля случайных событий равна нулю. Наблюдается
0.025
(30-40)%
Центральность
зависимость от центральности и множественно-
0.020
(20
-
30)%
(5
-
10)%
сти при PMax > 10. Чем меньше центральность и
(10
20)%
(0
-
5)%
множественность, тем быстрее происходит выход
0.015
на второе плато и меньше максимальное значение
Prtn.
0.010
Таким образом, найдено оптимальное значение
0.005
параметра метода Dev = 0.05 и показана за-
висимость доли событий, восстанавливаемых как
0
50
100 150
200 250 300
350
фракталы, от центральности и множественности
Nh-
в наборах данных. Установлено различие в пове-
дении Prtn(PMax) для фракталов, AMPT AuAu и
Рис. 1. Распределение событий по множественности
случайных событий. Это позволяет предположить
Nh- для различных классов центральности AMPT
наличие фрактальных AuAu-событий в исследуе-
AuAu-событий при
√sNN = 200 ГэВ и |η| 0.5.
мом наборе данных.
ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 86
№1
2023
278
ДЕДОВИЧ, ТОКАРЕВ
Prtn
Prtn
Prtn
a
б
в
1.2
1.2
1.2
SePaC
SePaC
Dev = 0.05
Фракталы
Dev = 0.05
Фракталы
1.0
1.0
1.0
AMPT AuAu
Rndm
0.8
SePaC
0.8
sNN = 200 ГэВ, |η| ≤ 0.5
0.8
Центральность AMPT
P
Max = 105
(0-5)%
0.6
0.6
0.6
(5-10)%
(10-20)%
Центральность
(20-30)%
0.4
0.4
(0-5)%
0.4
(30-40)%
Fractals
(5-10)%
0.2
(10-20)%
0.2
0.2
(20-30)%
0
(30-40)%
0
0.05
0.10
0
20
40
60
80
100
0
20
40
60
80
100
Dev
PMax
PMax
Рис. 2. Зависимость доли Prtn реконструированных фракталов от параметра Dev (a), зависимость доли Prtn для АМРТ
AuAu (б) и случайных (в) событий, реконструируемых как фракталы, от значения параметра PMax при выбранном
Dev = 0.05.
4. ФРАКТАЛЬНАЯ РАЗМЕРНОСТЬ
сти AuAu-событий. Найдено, что поведение DF -
DF СОБЫТИЙ
распределения для случайных событий существен-
но зависит от класса множественности.
Рассмотрим влияние выбора параметра PMax на
значение получаемой размерности DF .
5. ТИПЫ ФРАКТАЛЬНЫХ AMPT
На рис. 3а-3в и 3г-3e показаны распределе-
AuAu-СОБЫТИЙ
ния AMPT AuAu-событий для центральностей (0-
5)%, (10-20)%, (30-40)% и случайных событий
На рис.
5а-5в приведены зависимость
с аналогичными распределениями по множествен-
Prtn(PMax), двумерное распределение {PMax, DF },
ности на {PMax, DF } плоскости. Видно, что при
распределение по DF для всех классов цен-
PMax = 3-9 AMPT AuAu-события имеют боль-
тральности AMPT AuAu-событий. Зависимость
шую размерность, а случайные события не интер-
Prtn(PMax) (рис. 5a) имеет два плато. Двумер-
претируются как фракталы. Отметим, что с умень-
ное распределение {PMax, DF } (рис. 5б) можно
шением центральности уменьшается максимальное
разделить на две области: события с большей и
значение PMax, при котором AMPT AuAu и слу-
меньшей размерностью, которые реконструиру-
чайные события реконструируются как фракталы.
ются при PMax 10 и PMax > 10 соответственно.
На рис. 4а-4в показаны распределения по
Распределение по размерности DF имеет два пика:
DF для AMPT AuAu-событий с центральностя-
первый в диапазоне от 0.45 до 0.82 и второй в
ми (0-5)%, (10-20)% и (30-40)%, а также слу-
диапазоне от 0.82 до 0.9.
чайных событий с аналогичными распределения-
Установлено, что AMPT AuAu-события, рекон-
ми по множественности. Видно, что распределе-
струируемые как фракталы, разделяются на два
ние для AMPT AuAu-событий имеет несколько
типа. События первого типа имеют большую раз-
пиков, высота которых незначительно изменяет-
мерность и реконструируются при использовании
ся с центральностью. Распределения по DF для
гипотезы независимого деления с максимальным
случайных событий существенно различаются для
основанием PMax = 10. Они составляют 7% от
разных классов по множественности. Это связано
общего числа. События второго типа имеют мень-
с различиями в средних значениях DF и количе-
шую размерность и выделяются при использовании
ством событий, восстанавливаемых как фракта-
гипотезы зависимого деления с PMax > 10. Далее
лы, для рассматриваемых классов. Большинство
рассмотрим раздельное применение гипотез для
AMPT AuAu-событий имеют размерность меньше,
фрактального анализа AMPT AuAu-событий.
а случайных событий — больше 0.8, соответствен-
но. Перекрытие этих распределений незначитель-
5.1. Гипотеза зависимого деления
но.
Таким образом, установлено существенное раз-
Рассмотрим распределение по размерности DF
личие зависимости размерности DF от параметра
для фрактальных AMPT AuAu-событий различ-
PMax для AMPT AuAu и случайных событий. На-
ных классов центральности, выделенных с исполь-
блюдается незначительное отличие формы распре-
зованием гипотезы зависимого деления (рис. 6).
деления по DF для разных классов центрально-
Распределения для всех классов центральности
ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 86
№1
2023
ФРАКТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МОНТЕ-КАРЛО
279
PMax
a
PMax
б
400
100
AMPT AuAu
100
AMPT AuAu
300
sNN = 200 ГэВ,
350
sNN = 200 ГэВ,
80
|η| ≤ 0.5
300
80
|η| ≤ 0.5
250
250
Центральность
Центральность
200
60
60
(0-5)%
200
(10-20)%
150
40
SePaC
150
40
SePaC
Dev = 0.05
Dev = 0.05
100
100
20
20
50
50
0
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
DF
DF
PMax
в
PMax
г
180
180
100
AMPT AuAu
100
Rndm
160
160
sNN = 200 ГэВ,
|η| ≤ 0.5
140
140
80
80
120
120
Центральность
Центральность
60
100
60
100
(30-40)%
(0-5)%
80
80
40
SePaC
40
SePaC
60
60
Dev = 0.05
Dev = 0.05
40
40
20
20
20
20
0
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
DF
DF
PMax
д
PMax
е
160
100
Rndm
100
Rndm
100
140
80
120
80
80
100
Центральность
Центральность
60
60
60
(10-20)%
80
(30-40)%
40
SePaC
60
40
SePaC
40
Dev = 0.05
Dev = 0.05
40
20
20
20
20
0
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
DF
DF
Рис. 3. Распределение AMPT AuAu (a, б, в) и случайных (г, д, е) событий на {PMax, DF } плоскости для различных
классов центральностей и множественности соответственно.
AMPT AuAu-событий изображены серым, для со-
5.2. Гипотеза независимого деления
бытий с центральностью (0-5)%, (10-20)% и (30-
На рис. 7 показано распределение по размер-
40)% — сиреневым, синим и красным, а для слу-
ности DF для фрактальных AMPT AuAu-событий,
чайных событий с соответствующими множествен-
выделенных с использованием гипотезы незави-
ностями — коричневым цветом. Видно, что распре-
симого деления. Распределения для всех классов
деления для золото-золото и случайных событий
центральности AMPT AuAu-событий изображены
имеют по одному пику, которые не перекрывают-
серым, для событий с центральностью (0-5)%,
ся. Отметим, что уменьшение центральности для
(10-20)% и (30-40)% — сиреневым, синим и крас-
AMPT AuAu-событий приводит к незначитель-
ным цветом соответственно. Установлено, что слу-
ному уменьшению размерности DF , в отличие от
чайные события не восстанавливаются как фрак-
случайных.
талы. Из рисунка видно, что распределения имеют
ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 86
№1
2023
280
ДЕДОВИЧ, ТОКАРЕВ
dN/dDF
a
dN/dDF
б
dN/dDF
в
AMPT AuAu
AMPT AuAu
10 000
10 000
10 000
AMPT AuAu
Rndm
Rndm
Rndm
sNN = 200 ГэВ, |η| ≤ 0.5
sNN = 200 ГэВ, |η| ≤ 0.5
sNN = 200 ГэВ, |η| ≤ 0.5
8000
8000
8000
Центральность
Центральность
Центральность
(0-5)%
(10-20)%
(30-40)%
6000
6000
6000
4000
4000
4000
SePaC
SePaC
SePaC
Dev = 0.05
Dev = 0.05
Dev = 0.05
2000
2000
2000
0
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
0 0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
0 0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
DF
DF
DF
Рис. 4. Распределение по размерности DF для AMPT AuAu и случайных событий различных классов центральности и
множественности соответственно.
dN/dDF
Prtn
PMax
a
AMPT AuAu
б
1200
6000
в
AMPT AuAu
Rndm
0.8
AMPT AuAu
100
sNN = 200 ГэВ,
sNN
= 200 ГэВ, |η| ≤ 0.5
0.7
sNN = 200 ГэВ, |η| ≤ 0.5
|η| ≤ 0.5
1000
5000
80
0.6
Центральность
Центральность
800
4000
0.5
(0-40)%
Центральность
(0-40)%
60
(0-40)%
0.4
600
3000
40
0.3
SePaC
SePaC
SePaC
400
2000
Dev = 0.05
Dev = 0.05
Dev = 0.05
0.2
20
200
1000
0.1
0
0
0
20
40
60
80
100
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
PMax
DF
DF
Рис. 5. Зависимость Prtn(PMax) (a), двумерное распределение {PMax, DF } (б) и распределение по DF (в) для всех
классов центральности AMPT AuAu-событий.
несколько пиков и расположены в диапазоне DF от
фита от параметра метода Dev для нефрактальных
0.75 до 0.9. Отметим, что меньшей центральности
AMPT AuAu-событий c центральностью
(10-
соответствует меньшая размерность.
20)% (рис. 8в). Из рисунка видно, что эта зави-
симость имеет плато с последующим ростом. Счи-
Далее рассмотрим (рис. 8а, б) распределение
таем, что оптимальное значение Dev соответствует
по поперечному импульсу pt для фрактальных
максимальному значению на плато и равно 0.02.
(красные точки) и нефрактальных (синие точки)
Такой выбор параметра позволяет выделить два
AMPT AuAu-событий с центральностью
(10-
класса событий: фрактальные события, имеющие
20)%. На обоих рисунках серыми символами
многорежимный спектр по pt, и нефрактальные
обозначены распределения для всех событий
события, имеющие экспоненциальный pt-спектр.
центральности (10-20)% AMPT AuAu-событий.
Результаты аппроксимации pt-спектров для
Из рисунка видно, что pt-распределение для
разных классов центральности представлены в
фрактальных событий имеет несколько режимов
табл. 2. В ней указаны оптимальные значения
поведения, а для нефрактальных — указывает на
параметра метода Dev, соответствующее значение
экспоненциальный закон. Представляет интерес
минимального χ2, значение наклона pt-спектра в
исследование вопроса: возможно ли выделить
логарифмическом масштабе.
класс AMPT AuAu-событий, имеющий экспо-
ненциальный pt-спектр? Для получения ответа
Из таблицы видно, что оптимальные значения
рассмотрим зависимость χ2 экспоненциального Dev незначительно увеличиваются с уменьшением
ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 86
№1
2023
ФРАКТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МОНТЕ-КАРЛО
281
dN/dDF
dN/dDF
30 000
a
30 000
б
AMPT AuAu
AMPT AuAu
sNN = 200 ГэВ, |η| ≤ 0.5
sNN = 200 ГэВ, |η| ≤ 0.5
25 000
25 000
20 000
20 000
SePaC-Dep
SePaC-Dep
15 000
15000
Центральность
Центральность
Rndm
Rndm
(0-40)%
(0-40)%
10 000
10000
(0-5)%
(10-20)%
5000
5000
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
DF
DF
dN/dDF
30 000
в
AMPT AuAu
sNN = 200 ГэВ, |η| ≤ 0.5
25 000
20 000
SePaC-Dep
15 000
Центральность
Rndm
(0-40)%
10 000
(30-40)%
5000
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
DF
Рис. 6. Распределение по размерности DF , полученной с использованием гипотезы зависимого деления, для фракталь-
ных AMPT AuAu и случайных событий различных классов центральности и множественности соответственно.
dN/dDF
dN/dDF
dN/dDF
700
700
700
AMPT AuAu
a
AMPT AuAu
б
AMPT AuAu
в
sNN = 200 ГэВ, |η| ≤ 0.5
sNN = 200 ГэВ, |η| ≤ 0.5
sNN = 200 ГэВ, |η| ≤ 0.5
600
600
600
500
500
500
SePaC-Indep
SePaC-Indep
SePaC-Indep
400
400
400
Центральность
Центральность
Центральность
300
300
300
(0-40)%
(0-40)%
(0-40)%
(0-5)%
(10-20)%
(30-40)%
200
200
200
100
100
100
0
0
0
0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90
0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90
0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90
DF
DF
DF
Рис. 7. Распределение по размерности DF для фрактальных AMPT AuAu-событий различных классов центральности,
выделенных с использованием гипотезы независимого деления.
центральности, значение χ2 максимально для наи-
На рис. 9а-9в приведены распределения по pt и в
большей центральности, а наклоны незначительно
{pt, pt,max} плоскости для фрактальных и нефрак-
отличаются для разных центральностей.
тальных событий. Распределение по размерности
Рассмотрим характеристики фрактальных и
DF для фрактальных событий показано на рис. 9г.
нефрактальных AMPT AuAu-событий всех клас-
Полученные результаты показывают, что SePaC-
сов центральности, выделенных SePaC-методом с
метод с использованием гипотезы независимого
использованием гипотезы независимого деления.
деления позволяет выделить фрактальные со-
ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 86
№1
2023
282
ДЕДОВИЧ, ТОКАРЕВ
χ2/N
dN/dpt, (ГэВ/c)-1
dN/dpt, (ГэВ/c)-1
6
30
10
AMPT AuAu
a
AMPT AuAu
б
AMPT AuAu
в
106
sNN = 200 ГэВ, |η| ≤ 0.5
sNN = 200 ГэВ, |η| ≤ 0.5
25
sNN = 200 ГэВ, |η| ≤ 0.5
105
105
Центральность (10-20)%
Центральность (10-20)%
Центральность (10-20)%
104
20
104
SePaC-Ind
SePaC-Ind
103
15
103
SePaC-Ind
Нефракталы
Фракталы
102
10
Фит нефракталов
102
Все события
Все события
101
101
5
100
100
0
0
2
4
6
8
10
0
2
4
6
8
10
0.01
0.02
0.03 0.04 0.05
0.06
pt, ГэВ/c
pt, ГэВ/c
Dev
Рис. 8. Распределение по поперечному импульсу pt для фрактальных (a) и нефрактальных (б) AMPT AuAu-
событий c центральностью (10-20)%, выделенных с использованием гипотезы независимого деления. Зависимость
χ2 экспоненциального фита от параметра метода Dev для нефрактальных AMPT AuAu-событий c центральностью
(10-20)% (в).
dN/dpt, (ГэВ/c)-1
pt, ГэВ/c
AMPT AuAu
a
12
AMPT AuAu
б
450
106
sNN = 200 ГэВ, |η| ≤ 0.5
sNN = 200 ГэВ, |η| ≤ 0.5
400
10
105
Центральность (0-40)%
Центральность (0-40)%
350
8
300
104
SePaC-Ind
SePaC-Indep
250
103
6
Фракталы
200
Нефракталы
102
4
150
Фракталы
100
101
2
50
100
0
0
0
2
4
6
8
10
0
2
4
6
8
10
12
pt, ГэВ/c
pt, max, ГэВ/c
dN/dDF
pt, ГэВ/c
600
12
AMPT AuAu
в
AMPT AuAu
г
30 000
sNN
= 200 ГэВ, |η| ≤ 0.5
500
sNN = 200 ГэВ, |η| ≤ 0.5
10
Центральность (0-40)%
25 000
Центральность (0-40)%
400
8
20 000
SePaC-Indep
SePaC-Indep
300
6
Нефракталы
15 000
4
200
10 000
2
5000
100
0
0
0
0
2
4
6
8
10
12
0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90
pt, max, ГэВ/c
DF
Рис. 9. Характеристики фрактальных и нефрактальных AMPT AuAu-событий всех классов центральности, выделенных
SePaC-методом с использованием гипотезы независимого деления. Распределение по pt для фрактальных и нефрак-
тальных событий (a), распределение в {pt, pt,max} плоскости для фрактальных (б) и нефрактальных (в) событий,
распределение по DF для фрактальных событий (г).
ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 86
№1
2023
ФРАКТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МОНТЕ-КАРЛО
283
Таблица 2. Результаты аппроксимации pt-спектра экс-
максимальным основанием PMax = 10. Второй
поненциальной зависимостью в диапазоне pt = 1.2-
имеет меньшую размерность и выделяется при
6.2 ГэВ/с для нефрактальных AMPT AuAu-событий,
использовании гипотезы зависимого деления с
реконструируемых с использованием гипотезы незави-
PMax > 10. Найдено, что фрактальные и нефрак-
симого деления
тальные события, выделенные с использованием
гипотезы независимого деления, имеют существен-
ные различия в распределениях по размерности
Центральность, % Dev χ2/N
Наклон
-спектре. Для
DF , на плоскости {pt, pt,max} и в pt
0-5
0.02
7.9
-2.33 ± 0.01
всех классов центральности фрактальные события
5-10
0.02
2.5
-2.38 ± 0.01
имеют несколько режимов поведения в спектре
поперечных импульсов pt, а нефрактальные — де-
10-20
0.02
2.1
-2.38 ± 0.01
монстрируют экспоненциальный закон поведения.
20-30
0.03
1.8
-2.36 ± 0.01
Наблюдается зависимость размерности AMPT
AuAu-событий от центральности.
30-40
0.03
1.8
-2.35 ± 0.01
Авторы выражают благодарность А.О. Кечеча-
ну за полезные и плодотворные обсуждения.
бытия, имеющие многорежимный спектр по pt
(рис. 9a). Такое поведение pt-спектра отражается в
двумерном распределении {pt, pt,max} (рис. 9б). Во
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
фрактальных событиях, в отличие от нефракталь-
1.
E. Akkermans, G. V. Dunne, and A. Teplyaev, Phys.
ных (рис. 9в), явно выделяется группа лидирующих
Rev. Lett. 105, 230407 (2010).
частиц, в том числе в событиях, имеющих малые
2.
D. G. Moore and V. H. Satheeshkumar, Phys. Rev. D
значения максимального поперечного импульса
90, 024075 (2014).
частиц. Распределение по размерности DF имеет
3.
P. V. Buividovich, T. Kalaydzhyan, and M. I. Poli-
несколько пиков (рис. 9г).
karpov, Phys. Rev. D 86, 074511 (2012).
Таким образом, фрактальные и нефрактальные
4.
M. K. Ghosh, P. K. Haldar, S. K. Manna, A. Mukho-
события, выделенные с использованием гипотезы
padhyay, and G. Singh, DAE Symp. Nucl. Phys. 54,
независимого деления, имеют существенные раз-
590 (2009).
5.
A. Deppman, Phys. Rev. D 93, 054001 (2016).
личия в распределении по pt, размерности DF и на
6.
N. G. Antoniou, N. Davis, and F. K. Diakonos, Phys.
плоскости {pt, pt,max}. Установлена зависимость
Rev. C 93, 014908 (2016).
размерности AMPT AuAu-событий от централь-
7.
I. Zh. Bunzarov, N. Y. Chankova-Bunzarova, and
ности.
O. V. Rogachevsky, Phys. Part. Nucl. Lett. 11, 404
(2014).
6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
8.
J. D. Bjorken, Phys. Rev. D 45, 4077 (1992).
9.
Z.-W. Lin and C. M. Ko, Phys. Rev. C 65, 034904
В работе представлены результаты анализа
(2002).
фрактальных, Монте-Карло AMPT AuAu и слу-
10.
Z.-W. Lin, C. M. Ko, B.-A. Li, B. Zhang, and S. Pal,
чайных событий, проведенного SePaC-методом.
Phys. Rev. C 72, 064901 (2005).
Показаны различия в поведении зависимостей
11.
T. G. Dedovich and M. V. Tokarev, Phys. Part. Nucl.
Prtn(PMax) для исследуемых наборов данных, и
Lett. 10, 481 (2013).
найдено оптимальное значение параметра метода
12.
T. G. Dedovich and M. V. Tokarev, Phys. Part. Nucl.
Dev = 0.05. Отмечается зависимость доли со-
Lett. 10, 491 (2013).
бытий Prtn, восстанавливаемых как фракталы,
13.
T. G. Dedovich and M. V. Tokarev, Phys. Part. Nucl.
от центральности и множественности в AuAu и
Lett. 13, 169 (2016).
случайных событиях соответственно. Установлено,
14.
T. G. Dedovich and M. V. Tokarev, Phys. Part. Nucl.
что зависимости размерности DF от параметра
Lett. 9, 552 (2012).
PMax для AMPT AuAu и случайных событий
15.
T. G. Dedovich and M. V. Tokarev, Phys. Part. Nucl.
имеют разные формы. Наблюдается незначитель-
Lett. 13, 178 (2016).
ное изменение формы распределения по DF для
16.
T. G. Dedovich and M. V. Tokarev, Phys. Part. Nucl.
разных классов центральности и множественности
Lett. 14, 865 (2017).
AMPT AuAu-событий, в отличие от случай-
17.
T. G. Dedovich and M. V. Tokarev, Phys. Part. Nucl.
ных. Показано, что фрактальные AMPT AuAu-
Lett. 16, 240 (2019).
события разделяются на два типа. Первый имеет
18.
T. G. Dedovich and M. V. Tokarev, Phys. Part. Nucl.
Lett. 18, 93 (2021).
большую размерность и восстанавливается при
19.
F. Hausdorff, Math. Ann. 79, 157 (1918).
использовании гипотезы независимого деления с
ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 86
№1
2023
284
ДЕДОВИЧ, ТОКАРЕВ
FRACTAL ANALYSIS OF МОNТЕ-CARLO AuAu EVENTS
AT ENERGY
√sNN = 200NNNN GeV
T. G. Dedovich1),2), M. V. Tokarev1),2)
1)Joint Institute for Nuclear Research, Dubna, 141980, Russia
2)Dubna State University, Dubna, 141980, Russia
Results of fractal analysis of AuAu events at the energy of
√sNN = 200 GeV/c by the method of the
equation systems of P-basic coverings (SePaC) are presented. A Multi-Phase Transport (AMPT) model
to generate events in relativistic heavy ion collisions was used. In Event-by-Event analysis a distribution
on the transverse momentum pt of negatively charged particles produced in the pseudo-rapidity interval
|η| < 0.5 in the events with different centrality from (0-5)% to (30-40)% was studied. Comparison of
the Monte Carlo fractals, random events and AMPT AuAu events was performed. The optimal values of
the parameters for the analysis of AMPT AuAu events are found. The dependence of the portion Prtn of
events reconstructed as fractals on centrality and multiplicity in AuAu and random events, respectively, is
noted. Insignificant differences in the behavior of distributions with respect to the dimension DF for different
centrality classes are established. In AMPT AuAu events, two classes were extracted, which differ in the
shape of the transverse momentum spectra.
ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 86
№1
2023