[論文レビュー] Fragmentation of Triply Heavy Baryons

M. A. Gomshi Nobari, Reza Sepahvand|arXiv (Cornell University)|Jun 14, 2004

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、標準模型における直接的 c および b クォークのフラグメンテーションによって生成される三重に重いバリオン（Ω_{ccc}、Ω_{ccb}、Ω_{cbb}、Ω_{bbb}）の一次項フラグメンテーション関数を計算している。論文では 10⁻⁵～10⁻⁷ の範囲で普遍的なフラグメンテーション確率を報告し、√s = 14 TeV の LHC における生成断面積を次-leading order 行列要素を用いて数ナノバーンから数ピコバーンの範囲で推定している。

ABSTRACT

The triply heavy baryons in the standard model formed in direct $c$ and $b$ quark fragmentation are the $\Omega_{ccc}$, $\Omega_{ccb}$, $\Omega_{cbb}$ and $\Omega_{bbb}$ baryons. We calculate their fragmentation functions in leading order of perturbative QCD. The universal fragmentation probabilities fall within the range of $10^{-5}-10^{-7}$.We also evaluate their cross section at the LHC ($\sqrt{s}=14$ TeV) using next-to-leading order matrix elements for heavy quark-antiquark pair production. We present the differential cross sections as functions of the transverse momentum as well as the total cross sections. They range from a few nb to a few pb.

研究の動機と目的

• 高エネルギーはねる衝突における三重に重いバリオンの生成メカニズムを調査すること。
• 摂動的 QCD における c クォークおよび b クォークが三重に重いバリオンへフラグメンテーションする確率を特定すること。
• 次-leading order 行列要素を用いて LHC におけるこれらのバリオンの微分断面積および全断面積を評価すること。
• 将来の高エネルギー衝突実験における観測可能な生成量の定量的推定を提供すること。

提案手法

• 摂動的 QCD 技法を用いて、c クォークおよび b クォークが三重に重いバリオンを形成する一次項フラグメンテーション関数を計算する。
• フラグメンテーション関数から導かれる普遍的フラグメンテーション確率を応用し、生成率を推定する。
• 重いクォーク-反クォーク対生成の次-leading order 行列要素を用いて、√s = 14 TeV における断面積を計算する。
• 横運動量に関する関数として微分断面積を評価し、積分によって全断面積を求める。
• 解析にあたっては、すべての四つの三重に重いバリオン：Ω_{ccc}、Ω_{ccb}、Ω_{cbb}、Ω_{bbb} を対象とする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 摂動的 QCD の一次項において、c クォークおよび b クォークが三重に重いバリオンへフラグメンテーションする確率は何か？
• RQ2 LHC における横運動量に応じて、三重に重いバリオンの微分断面積はどのように変化するか？
• RQ3 √s = 14 TeV における Ω_{ccc}、Ω_{ccb}、Ω_{cbb}、Ω_{bbb} の全生成断面積は何か？
• RQ4 次-leading order 行列要素は、これらのレア状態の断面積推定の正確さにどのように影響するか？

主な発見

• 三重に重いバリオンが c クォークおよび b クォークのジェットへフラグメンテーションする普遍的確率は、10⁻⁵ から 10⁻⁷ の範囲にある。
• LHC の中心系エネルギー 14 TeV における、これらのバリオンの微分断面積が横運動量の関数として計算された。
• 解析対象の三重に重いバリオンの全生成断面積は、数ナノバーンから数ピコバーンの範囲にのぼる。
• 重いクォーク-反クォーク対生成の次-leading order 行列要素を用いて断面積が推定された。
• これらの特異なバリオンが高エネルギーはねる衝突で観測可能であるという定量的ベンチマークが提供された。