[論文レビュー] Bottom Production Asymmetries at the LHC

E. Norrbin, R. Vogt|ArXiv.org|Mar 7, 2000

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、LHCにおけるpp衝突において、Lundストリングフラグメンテーションモデルとインプリンティックなボトムクォークモデルを用いて、B⁰とB̄⁰中間子間のボトムハドロン生成対称性の非対称性を調査する。非対称性は小さいことが判明した—中央の急速度領域では通常1%未塔、前方領域（|y| > 3）では1–2%に上昇する。インプリンティックなボトムクォーク寄与は、非常に高いx_F（x_F > 0.25）および低p_⊥（p_⊥ < 5 GeV）においてのみ重要となり、これはy > 6.5に対応する。

ABSTRACT

We present results on bottom hadron production asymmetries at the LHC within both the Lund string fragmentation model and the intrinsic bottom model. The main aspects of the models are summarized and specific predictions for pp collisions at 14 TeV are given. Asymmetries are found to be very small at central rapidities increasing to a few percent at forward rapidities. At very large rapidities intrinsic production could dominate but this region is probably out of reach of any experiment.

研究の動機と目的

• LHCにおけるpp衝突におけるB⁰–B̄⁰生成非対称性の存在と大きさを調査すること。
• Lundストリングフラグメンテーションモデルを用いて、ビームドレグ効果および凝集メカニズムが非対称性をどのように生成するかを評価すること。
• 陽子波動関数のフラクチュエーションにおけるインプリンティックなボトムクォーク（例：|uddbb̄⟩ Fock状態内）が、リーディング粒子非対称性に与える寄与を評価すること。
• 異なる運動量領域におけるストリングフラグメンテーションモデルとインプリンティックなボトムモデルの予測を比較すること。
• 特に前方の急速度領域および低横運動量領域において、このような非対称性を観測可能な実験的到達範囲を特定すること。

提案手法

• √s = 14 TeVでのpp衝突をシミュレートするために、Pythiaモンテカルロイベントジェネレータを用い、摂動的重クォーク生成およびパートオンシャワーを含む。
• 重クォーク生成を3つのメカニズムに分類：対生成（gg → bb̄、qq̄ → bb̄）、フラバー励起（Qq → Qq）、グルーオン分裂（g → bb̄）。
• ストリングフラグメンテーションモデルを適用し、摂動的に生成されたbクォークとビーム残渣内の軽クォークとの凝集をシミュレート。
• インプリンティックなボトムクォークモデルを組み込み、陽子波動関数内（例：|uddbb̄⟩ Fock状態）のb̄クォークが衝突時にベーシスクォークと凝集することを想定。
• リーディングトレッドフラグメンテーション（独立したフラグメンテーション）とインプリンティックなボトム寄与を組み合わせ、全断面積および非対称性を計算。
• 滑らか化および外挿されたリーディングトレッド分布を用い、特に高いx_Fおよび低いp_⊥領域におけるインプリンティックなボトム寄与と比較。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Lundストリングフラグメンテーションモデルを用いたLHCにおけるpp衝突におけるB⁰–B̄⁰生成非対称性の大きさはいかほどか？
• RQ2 ビームドレグおよび凝集効果は、前方の急速度領域におけるボトムハドロン非対称性にどのように影響するか？
• RQ3 陽子波動関数内のインプリンティックなボトムクォークが、リーディング粒子非対称性にどの程度寄与するか？
• RQ4 どの運動量領域（急速度、横運動量）で非対称性が最も顕著か？
• RQ5 非常に高い急速度領域でインプリンティックなボトム生成が支配的になることはあり得るか？その領域は実験的に到達可能か？

主な発見

• 中央の急速度領域ではボトムハドロン生成非対称性は無視できるほど小さく、ほとんどの運動量配置において1%未塔である。
• 前方領域（|y| > 3）およびp_⊥が5–10 GeVの範囲では非対称性が1–2%に上昇し、主にストリングフラグメンテーション効果に起因する。
• インプリンティックなボトムモデルの寄与は、非常に高いx_F（> 0.25）および低いp_⊥（< 5 GeV）においてのみ顕著となり、これはy > 6.5に対応し、非対称性は約0.1に達する。
• 中央および中間の急速度領域ではB⁰とB̄⁰の断面積はほぼ同一であり、凝集確率のわずかな差異によるわずかな違いを除いてほとんど差がない。
• Λ_b⁰およびΣ_b⁰バリオンは最も前方にピークを持つ分布を示し、B⁻およびB̄⁰中間子はほぼ縮退した断面積を持つ。
• 高いx_Fおよび低いp_⊥領域では、インプリンティックなボトム寄与がリーディングトレッドフラグメンテーションを上回るが、この領域はLHCでは実験的に到達困難であると考えられる。