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Survival probabilities of charmonia as a clue to measure transient magnetic fields

瞬間的な強磁場観測の証拠としてのチャーモニウムの残存確率

岩崎 幸生*; 慈道 大介*; 岡 眞  ; 鈴木 渓 

Iwasaki, Sachio*; Jido, Daisuke*; Oka, Makoto; Suzuki, Kei

本論文では、時間依存する空間一様磁場中でのS波チャーモニウムの時間発展を数値的に計算し、各固有状態が磁場の減衰後にどれだけ生き残るかを示す指標(残存確率)を見積もる。このような研究は、RHICやLHCなどで行われている相対論的重イオン衝突実験において瞬間的に生成される磁場の測定(特に、磁場の大きさや磁場の寿命の測定)に役立つことが期待される。本解析では、磁場中で起こる異なるスピン固有状態の混合効果や高軌道励起状態への遷移効果が含まれており、これらの効果は最終的な残存確率に影響を及ぼす。結果として、磁場の寿命が極端に短い場合でさえも残存確率の有意な変化が見られることや、残存確率が初期状態のスピン配位に依存することが判明した。このような残存確率は、スピンパートナー同士(スピン1重項とスピン3重項)の和をとることにより初期配位に依存しない量となり、この量は$$sigma B_0^2$$の関数($$sigma$$は磁場の寿命、$$B_0$$は磁場の最大値に対応するパラメータ)として表されることを示す。

We investigate time evolution of $$S$$-wave charmonium populations under a time-dependent homogeneous magnetic field and evaluate survival probabilities of the low-lying charmonia to the goal of estimating the magnetic field strength at heavy-ion collisions. Our approach implements mixing between different spin eigenstates and transitions to radially excited states. We show that the survival probabilities can change even by an extremely short magnetic field. Furthermore, we find that the survival probabilities depend on the initial spin states. We propose the sum of the survival probabilities over spin partners as an observable insensitive to the initial states. We also find that the sum can be approximately given as a function of $$sigma B_0^2$$ with a duration time $$sigma$$ and the maximum strength of the magnetic field $$B_0$$.

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