[論文レビュー] Cold Nuclear Matter Effects on Open and Hidden Heavy Flavor Production at the LHC

R. Vogt|arXiv (Cornell University)|Aug 6, 2015

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 2被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、LHCにおける√sNN = 5.02 TeVのp+Pb衝突における、オープンおよび隠れた重いフレーバー生成に対する寒冷核物質（CNM）効果を調査し、核のシャドウイング、一部のエネルギー損失、および$k_T$広がりに焦点を当てる。EPS09核パートン分布関数とNLO pQCD計算を用い、シャドウイングが核修飾因子$R_{p\text{Pb}}$を支配することが示されたが、物質内での$k_T$広がりがこの効果を相殺する可能性があり、データの不確実性は強化された広がりのシナリオを許容する。

ABSTRACT

We discuss a number of cold nuclear matter effects that can modify open heavy flavor and quarkonium production in proton-nucleus collisions and could thus also affect their production in nucleus-nucleus collisions, in addition to hot quark-gluon plasma production. We show some results for $p+$Pb collisions at sqrt s = 5 TeV at the LHC.

研究の動機と目的

• √sNN = 5.02 TeVのp+Pb系を用いて、重イオン衝突におけるクォーク-グルーオンプラズマ効果と寒冷核物質効果を分離すること。
• 核のシャドウイング、一部のエネルギー損失、および$k_T$広がりが、オープンおよび隠れたチアオニウム生成をどのように修正するかを評価すること。
• EPS09 NLO核PDFと変動するフラグメンテーションパラメータを用いて、D中間子の$R_{p\text{Pb}}$理論予測をALICEデータと比較すること。
• 物質内での強化された$k_T$広がりが、シャドウイングによる抑制を相殺できるかどうかを、データの不確実性に基づいて評価すること。

提案手法

• 鉛（A=208）の核パートン密度の修正をモデル化するために、EPS09 NLOおよびLO核グルーオン分布を用いる。
• √sNN = 5.02 TeVのp+Pb衝突における$J/\psi$およびD中間子生成に対して、NLO pQCD計算を適用する。
• 核厚さ$T_{p\text{Pb}}$で正規化された、p+Pbとppの微分断面積比として、核修飾因子$R_{p\text{Pb}}(y,p_T)$を計算する。
• 変動する値を用いて、フラグメンテーション関数における横方向運動量のキック$k_T^2$を導入し、$k_T$広がりを組み込む。
• charmクォークがD中間子にフラグメンテーションするのをモデル化するために、調整可能な$\epsilon_c$を有するペテルソンフラグメンテーション関数を用い、$\epsilon_c = 0.06$および$\epsilon_c = 0.008$をテストする。
• 結果を、$p_T$で平均化された$D^0$、$D^+$、$D^{*}$およびそれらの反粒子についてのALICEデータの$R_{p\text{Pb}}$と比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 核のシャドウイングと$k_T$広がりが、√sNN = 5.02 TeVのp+Pb衝突におけるD中間子の$R_{p\text{Pb}}$比にどのように同時に影響を与えるか。
• RQ2 物質内での強化された$k_T$広がりが、$R_{p\text{Pb}}$において核のシャドウイングによる抑制をどの程度相殺できるか。
• RQ3 ペテルソンフラグメンテーションパラメータ$\epsilon_c$の異なる選択が、$R_{p\text{Pb}}$の$p_T$依存性にどのように影響を与えるか。
• RQ4 $k_T^2$の値（0から1.92 GeV²まで）を変化させた場合、理論とALICEデータとの一致にどのような影響があるか。
• RQ5 $R_{p\text{Pb}}$の観測されたデータの不確実性は、ppと比較してp+Pbで顕著に強化された$k_T$広がりのシナリオを許容できるか。

主な発見

• EPS09 NLO PDFが記述する核のシャドウイングが、低〜中間$p_T$領域におけるD中間子の$R_{p\text{Pb}}$の抑制において支配的である。
• $k_T$広がりをゼロに設定し、$\epsilon_c = 0.06$とした場合、理論的$R_{p\text{Pb}}$はデータの不確実性内に一致する。
• $\epsilon_c$を0.008に低下させるとフラグメンテーション関数が緩和され、$k_T^2 = 1.46$ GeV²と組み合わせると、モデルは依然としてデータと一致する。
• $k_T^2 = 1.92$ GeV²で$\epsilon_c = 0.008$のシナリオ（ppでは適用しない）では、$R_{p\text{Pb}}$比が依然としてALICEデータと一致する。これは、このような広がりがシャドウイングを相殺できる可能性を示唆する。
• ppと比較してp+Pbでより大きな固有の$k_T$キックを仮定した黒い点線カーブは、強化された広がりが抑制効果を軽減できることを示しているが、データの不確実性が大きく、明確な好みは得られていない。
• 結果は、シャドウイングが重要である一方で、$k_T$広がりとフラグメンテーションパラメータが$R_{p\text{Pb}}$データの解釈において主要な不確実性要因であり、LHCデータを含む包括的なグローバル解析の必要性を示唆している。