Enhanced Production of Direct Photons inAu+AuCollisions atsNN=200 GeVand Implications for the Initial Temperature

Authors: A. Adare, S. Afanasiev, C. Aidala, N. N. Ajitanand, Y. Akiba, H. Al-Bataineh, J. Alexander, A. Al-Jamel, K. Aoki, L. Aphecetche, R. Arméndariz, S. H. Aronson, J. Asai, E. T. Atomssa, R. Averbeck, T. C. Awes, B. Azmoun, V. Babintsev, G. Baksay, L. Baksay, A. Baldisseri, K. N. Barish, P. D. Barnes, B. Bassalleck, S. Bathe, S. Batsouli, V. Baublis, F. Bauer, A. Bazilevsky, S. Belikov, R. Bennett, Y. Berdnikov, A. A. Bickley, M. T. Bjorndal, J. G. Boissevain, H. Borel, K. Boyle, M. L. Brooks, D. S. Brown, D. Bucher, H. Buesching, V. Bumazhnov, G. Bunce, J. M. Burward-Hoy, S. Butsyk, S. Campbell, J.-S. Chai, B. S. Chang, J. L. Charvet, S. Chernichenko, J. Chiba, C. Y., M. Chiu, I. J. Choi, T. Chujo, P. Chung, A. Churyn, V. Cianciolo, C. R. Cleven, Y. Cobigo, B. Cole, M. P. Comets, P. Constantin, M. Csanád, T. Csörgő, T. Dahms, K. Das, G. David, M. B. Deaton, K. Dehmelt, H. Delagrange, A. Denisov, D. d’Enterria, A. Deshpande, E. J. Desmond, O. Dietzsch, A. Dion, M. Donadelli, J. L. Drachenberg, O. Drapier, A. Drees, A. K. Dubey, A. Durum, V. Dzhordzhadze, Y. V. Efremenko, J. Egdemir, F. Ellinghaus, W. S. Emam, A. Enokizono, H. En’yo, B. Espagnon, S. Esumi, O. Eyser, D. E. Fields, М. Фингер, M. Finger, F. Fleuret, S. Fokin, B. Forestier, Z. Fraenkel, J. E. Frantz, A. Franz, A. D. Frawley, Kantaro Fujiwara, Y. Fukao, S.-Y. Fung, T. Fusayasu, S. Gadrat, I. Garishvili, F. Gastineau, M. Germain, A. Glenn, H. Gong, M. Gonin, J. Gösset, Y. Goto, R. Granier de Cassagnac, N. Grau, S. V. Greene, M. Große Perdekamp, T. Gunji, H.-Å. Gustafsson, T. Hachiya, A. Hadj Henni, C. Haegemann, J. S. Haggerty, M. N. Hagiwara, H. Hamagaki, R. Han, H. Harada, E. P. Hartouni, K. Haruna, M. Harvey, E. Haslum, K. Hasuko, R. Hayano, M. Heffner, T. K. Hemmick, X. He, X. He, X. He, H. Hiejima, J. C. Hill, R. Hobbs, M. Hohlmann, M. Holmes, W. Holzmann, K. Homma, B. Hong, T. Horaguchi, D. Hornback, M. G. Hur, T. Ichihara, K. Imai, M. Inaba, Yusuke Inoue, D. Isenhower, L. Isenhower, M. Ishihara, T. Isobe, M. Issah, A. Isupov, B. V. Jacak, J. Jia, J. Jin, O. Jinnouchi, B. M. Johnson, K. S. Joo, D. Jouan, F. Kajihara, S. Kametani, N. Kamihara, J. Kamin, M. Kaneta, J. H. Kang, H. Kanou, T. Kawagishi, D. Kawall, Andrey Kazantsev, S. Kelly, A. Khanzadeev, J. Kikuchi, D. H. Kim, D. J. Kim, E. J. Kim, Y.-S. Kim, E. Kinney, Á. Kiss, E. Kistenev, A. Kiyomichi, J. Klay, C. Klein-Boesing, L. Kochenda, V. Kochetkov, B. Komkov, M. Konno, D. Kotchetkov, A. Kozlov, A. Král, A. Kravitz, P. J. Kroon, J. Kubart, G. J. Kunde, N. Kurihara, K. Kurita, M. J. Kweon, Y. Kwon, G. S. Kyle, R. Lacey, Y. S. Lai, J. G. Lajoie, A. Lebedev, Y. Le Bornec, S. Leckey, D. M. Lee, M. K. Lee, T. Lee, M. J. Leitch, M. A. L. Leite, B. Lenzi, H. Lim, T. Liška, A. Litvinenko, M. X. Liu, X. Li, X. H. Li, B. Love, D. Lynch, C. Maguire, Y. I. Makdisi, Alexander Malakhov, M. D. Malik, V. I. Manko, Y. J. Mao, L. Mašek, H. Masui, F. Matathias, M. C. McCain, M. McCumber, P. L. McGaughey, Y. Miake, P. Mikeš, K. Miki, T. E. Miller, A. Milov, S. Mioduszewski, G. C. Mishra, M. Mishra, J. T. Mitchell, M. Mitrovski, A. Morreale, D. P. Morrison, J. M. Moss, T. V. Moukhanova, D. Mukhopadhyay, J. Murata, S. Nagamiya, Y. Nagata, J. L. Nagle, M. Naglis, I. Nakagawa, Y. Nakamiya, T. Nakamura, K. Nakano, J. Newby, M. Nguyen, B. Norman, A. Nyanin, J. Nystrand, E. O’Brien, S. Oda, C. A. Ogilvie, H. Ohnìshì, I. D. Ojha, H. Okada, K. Okada, M. Oka, O. O. Omiwade, A. Oskarsson, I. Otterlund, M. Ouchida, K. Ozawa, R. Pak, D. Pal, A. P. T. Palounek, V. Pantuev, V. Papavassiliou, J. Park, W. J. Park, S. F. Pate, H. Pei, J.-C. Peng, H. Pereira, V. Peresedov, D. Yu. Peressounko, C. Pinkenburg, R. P. Pisani, M. L. Purschke, A. K. Purwar, H. Qu, J. Rak, A. Rakotozafindrabe, I. Ravinovich, K. F. Read, S. Rembeczki, M. Reuter, K. Reygers, V. Riabov, Y. Riabov, G. Roche, A. Romana, M. Rosati, S. S. E. Rosendahl, P. Rosnet, P. Rukoyatkin, V. L. Rykov, S. S. Ryu, B. Sahlmueller, N. Saito, T. Sakaguchi, S. Sakai, H. Sakata, V. Samsonov, H. D. Sato, S. Sato, S. Sawada, J. Seele, R. Seidl, V. Semenov, R. Seto, D. Sharma, T. K. Shea, I. Shein, A. Shevel, T.-A. Shibata, K. Shigaki, M. Shimomura, T. Shohjoh, K. Shoji, A. Sickles, C. L. Silva, D. Silvermyr, C. Silvestre, K. S. Sim, C. P. Singh, V. Singh, S. Skutnik, M. Slunečka, W. C. Smith, A. Soldatov, R. A. Soltz, W. E. Sondheim, S. P. Sorensen, I. V. Sourikova, F. Staley, P. Stankus, E. Stenlund, M. Stepanov, A. Ster, S. P. Stoll, T. Sugitate, C. Suire, J. P. Sullivan, J. Sziklai, T. Tabaru, S. Takagi, E. M. Takagui, A. Taketani, К. Таnака, Y. Tanaka, K. Tanida, M. J. Tannenbaum, A. Taranenko, P. Tarján, T. L. Thomas, M. Togawa, A. Toia, J. Tojo, L. Tomášek, H. Torii, R. S. Towell, V-N. Tram, I. Tserruya, Y. Tsuchimoto, S. K. Tuli, H. Tydesjö, N. Tyurin, C. Vale, H. Valle, H. W. van Hecke, J. Velkovska, R. Vertesi, А. Виноградов, M. Virius, V. Vrba, E. Vznuzdaev, Μ. Wagner, D. Walker, X. R. Wang, Y. Watanabe, J. Wessels, S. N. White, N. Willis, D. Winter, C. L. Woody, M. Wysocki, W. Xie, Y. Yamaguchi, A. Yanovich, Z. Yasin, J. Ying, S. Yokkaichi, G. R. Young, I. Younus, I. E. Yushmanov, W. A. Zajc, O. Zaudtke, C. Zhang, S. Zhou, J. Zimányi, L. Zolin - Physical Review Letters 2010 cited by 410

The production of ${e}^{+}{e}^{\ensuremath{-}}$ pairs for ${m}_{{e}^{+}{e}^{\ensuremath{-}}}<0.3\text{ }\text{ }\mathrm{GeV}/{c}^{2}$ and $1<{p}_{T}<5\text{ }\text{ }\mathrm{GeV}/c$ is measured in $p+p$ and $\mathrm{Au}+\mathrm{Au}$ collisions at $\sqrt{{s}_{NN}}=200\text{ }\text{ }\mathrm{GeV}$. An enhanced yield above hadronic sources is observed. Treating the excess as photon internal conversions, the invariant yield of direct photons is deduced. In central $\mathrm{Au}+\mathrm{Au}$ collisions, the excess of the direct photon yield over $p+p$ is exponential in transverse momentum, with an inverse slope $T=221\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}{19}^{\mathrm{stat}}\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}{19}^{\mathrm{syst}}\text{ }\text{ }\mathrm{MeV}$. Hydrodynamical models with initial temperatures ranging from ${T}_{\mathrm{init}}\ensuremath{\sim}300--600\text{ }\text{ }\mathrm{MeV}$ at times of $\ensuremath{\sim}0.6--0.15\text{ }\text{ }\mathrm{fm}/c$ after the collision are in qualitative agreement with the data. Lattice QCD predicts a phase transition to quark gluon plasma at $\ensuremath{\sim}170\text{ }\text{ }\mathrm{MeV}$.