[論文レビュー] Exclusive photoproduction of quarkonium in proton-nucleus collisions at the LHC

G. Sampaio dos Santos, M. V. T. Machado|arXiv (Cornell University)|Dec 3, 2013

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、LHCエネルギーにおける陽子-核子衝突において、色ドュアプル形式と飽和効果を用いて、クォーカーモニュウム状態（ψ(1S)、ψ(2S)、Υ(1S)）の整合的光生成を研究する。5.02 TeVおよび8.8 TeVにおける迅速性分布を予測し、理論的不確実性を強調するとともに、高エネルギー核物理学的ダイナミクスおよび整合的過程におけるパートオン的飽和に関する重要な知見を提供する。

ABSTRACT

In this work we investigate the coherent photoproduction of psi(1S), psi(2S) and Upsilon (1S) states in the proton-nucleus collisions in the LHC energies. Predictions for the rapidity distributions are presented using the color dipole formalism and including saturation effects that are expected to be relevant at high energies. Calculations are done at the energy 5.02 TeV and also for the next LHC run at 8.8 TeV in proton-lead mode. Discussion is performed on the main theoretical uncertainties associated to the calculations.

研究の動機と目的

• 高エネルギーにおける陽子-核子衝突におけるクォーカーモニュウム状態の整合的光生成におけるパートオン的飽和の役割を理解すること。
• LHCエネルギー下の陽子- lead 衝突におけるψ(1S)、ψ(2S)、Υ(1S)の迅速性分布について、定量的予測を提供すること。
• ドュアプル形式における色ドュアプル断面積および飽和スケールのモデル化に起因する理論的不確実性を評価すること。
• 5.02 TeVにおける整合的光生成過程における飽和効果の重要性を評価し、近い将来の8.8 TeV LHCランにおける影響を検討すること。

提案手法

• 仮想光子と核標的に相互作用する過程を記述するために、色ドュアプル形式が用いられ、クォーク-反クォーク対が色八重項状態にあるとモデル化される。
• 非線形グルーオン密度効果を高エネルギーで考慮するため、飽和スケールに依存するドュアプル断面積を導入して飽和効果を組み込む。
• ドーパル断面積とクォーカーモニュウム状態の光線速度波動関数を用いて、迅速性分布を計算する。
• 陽子- lead 衝突における中心系エネルギー5.02 TeVおよび8.8 TeVの両方について予測を行う。
• 入力パラメータ（飽和スケール、ドーパル断面積のパラメータ化）を変化させることで理論的不確実性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 5.02 TeVにおける陽子- lead 衝突におけるψ(1S)、ψ(2S)、Υ(1S)の整合的光生成の迅速性分布に、飽和効果がどのように影響を与えるか？
• RQ2 近い将来の8.8 TeV LHCランにおいて、これらのクォーカーモニュウム状態の期待される断面積と迅速性依存性は何か？
• RQ3 予測は、飽和スケールおよびドーパル断面積のパラメータ化の変化に対してどの程度感度を示すか？
• RQ4 理論的不確実性は、予測された迅速性分布の信頼性にどの程度影響を与えるか？

主な発見

• 飽和効果の組み込みにより、特にΥ(1S)状態において、前向迅速性領域での断面積が顕著に抑制される。
• 予測はドーパル断面積のパラメータ化の選択に強く依存しており、理論的不確実性の主要因であることが示された。
• ψ(1S)およびψ(2S)の迅速性分布は、飽和補正のため、先行する2次項近似と比較してより広がった構造を示す。
• 8.8 TeVでは、5.02 TeVと比較して断面積が増加すると予想され、特に中央迅速性領域で顕著な増幅が予想される。
• 理論的不確実性は、前向迅速性領域およびΥ(1S)状態で最大となり、これは核内でのグルーオン密度が大きいことに起因する。