[論文レビュー] Forward $J/ψ$ and $D$ meson nuclear suppression at the LHC

B. Ducloué, T. Lappi+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 14, 2016

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 19被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、光学的グルーバー模型を用いた改良された核幾何的取り扱いを伴う色ガラスコンデンエート（CGC）フレームワークを用いて、LHCにおける陽子- lead 衝突における前方 J/ψ および D メソンの核抑制を再検討した。陽子のHERAデータへのフィットから得られる核子ダイポール断面積を導出し、核抑制を低減させ、従来のCGC計算と比較してALICEおよびLHCbデータとの一致を著しく改善した。

ABSTRACT

Using the color glass condensate formalism, we study the nuclear modification of forward $J/ψ$ and $D$ meson production in high energy proton-nucleus collisions at the LHC. We show that relying on the optical Glauber model to obtain the dipole cross section of the nucleus from the one of the proton fitted to HERA DIS data leads to a smaller nuclear suppression than in the first study of these processes in this formalism and a better agreement with experimental data.

研究の動機と目的

• 初期のCGC計算とLHCデータとの間にある前方J/ψおよびDメソンの核抑制に関する不一致を解消すること。
• 核幾何的効果が初期の飽和スケールおよびそれに続く核修飾要因に与える影響を調査すること。
• 光学的グルーバー模型が単純なA^{1/3}スケーリングよりも、核ダイポール断面積をより正確に記述できるかどうかを検証すること。
• 一貫性のあるCGCフレームワークを用いて、高エネルギーp-A衝突における前方クォーカーモニウムおよびオープン charm 生成の理論的予測を改善すること。
• ALICEおよびLHCbデータ（√sNN = 5 TeV）におけるJ/ψおよびD⁰メソンに対して、モデルを検証すること。

提案手法

• 前向きJ/ψおよびDメソン生成をp-A衝突で記述するため、色ガラスコンデンエート（CGC）フレームワークの疎密極限を用いる。
• 初期条件をHERAの深エネルギーシンチレーション散乱（DIS）データへのフィットから得たもので、ダイポール相関関数の急速度への発展にランニングカップリング・バリツキー＝コフチエフ（BK）方程式を適用する。
• 核ダイポール断面積を陽子断面積に関連付けるために光学的グルーバー模型を用い、任意のスケーリング仮定を回避する。
• 正規化不確かさを相殺するために、p-A断面積をpp断面積で正規化して核修飾要因R_pAを計算する。
• J/ψ生成には色消失モデル（CEM）を、D⁰メソン生成にはフラグメンテーション関数を用い、R_pAでは非摂動的パラメータが相殺される。
• 初期条件をMVモデルのパラメータ化から得たBK方程式の数値解を、インパクトパラメータの平均化を組み合わせて実行する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 核幾何的取り扱いに光学的グルーバー模型を用いることで、単純なA^{1/3}スケーリングと比較して、前方J/ψおよびDメソン生成における核抑制が小さくなるか？
• RQ2 核内の初期飽和スケールのより良い取り扱いにより、CGC予測とLHCデータとの不一致を低減できるか？
• RQ3 核ダイポール断面積の初期条件の選択が、前方J/ψおよびD⁰メソンの予測されるR_pAにどのように影響するか？
• RQ4 核幾何的効果が、ALICEおよびLHCbデータで観測された予想よりも小さい抑制を説明する程度はどの程度か？
• RQ5 グルーバーに基づく核スケーリングを用いたCGCフレームワークは、高横運動量領域においてJ/ψおよびDメソンデータを一貫して記述できるか？

主な発見

• 光学的グルーバー模型により、Pb核の初期飽和スケールが単純なA^{1/3}スケーリングよりも小さくなり、核抑制が低減される。
• 前方J/ψ生成における核修飾要因R_pAは、このプロセスの最初のCGC研究と比較して、ALICEおよびLHCbデータと著しく良好な一致を示す。
• D⁰メソンにおいても、同様の手法により抑制が低減され、2.5 < Y < 4の急速度領域でLHCbデータとの一致が向上する。
• R_pAの不確実性バンドは、 charm クォーク質量（1.2–1.5 GeV）および因子化スケール（Q が M⊥/2 から 2M⊥ の間）の変動を考慮しているが、結果はデータと一貫性を示す。
• モデルは、大横運動量領域でR_pAが1に近づくと予測しており、実験的観測および単一インクリューシブハドロン生成の先行研究とも一致する。
• 良好な一致は、新しいパラメータのおかげではなく、主により現実的な核飽和スケールのおかげである。初期の陽子条件はHERA DISデータによって固定されている。