[論文レビュー] Improving the J/psi Production Baseline at RHIC and the LHC

R. Vogt, R. Nelson+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 30, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 5被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、固定標的に基づくデータ、PHENIXおよびSTARのデータにフィットすることで、RHICおよびLHCにおけるJ/ψ生成の理論的ベースラインを向上させ、色蒸発モデルにおける不確実性を低減した。charm quark質量および因子化/正規化スケールパラメータを調整した結果、J/ψ断面積の制限された不確実性帯が得られ、エネルギーおよび運動的分布にわたりLHCおよびRHICの実験データと良好に一致した。中央パラメータはmc = 1.27 GeV、μF/m = 2.1、μR/m = 1.6である。

ABSTRACT

We assess the theoretical uncertainties on the inclusive J/psi production cross section in the Color Evaporation Model (CEM) using values for the charm quark mass, renormalization and factorization scales obtained from a fit to the charm production data. We use our new results to provide improved baseline comparison calculations at RHIC and the LHC. We also study cold matter effects on J/psi production at leading relative to next-to-leading order in the CEM within this approach.

研究の動機と目的

• 色蒸発モデルにおけるスケールおよび質量パラメータを制約することで、RHICおよびLHCにおける包含的J/ψ生成断面積の理論的不確実性を低減すること。
• 固定標的および衝突実験データに基づいて、物理的に妥当でデータ駆動型のcharm quark質量および因子化/正規化スケールのパラメータセットを提供すること。
• charm生成のフィットから得られる不確実性をJ/ψ断面積計算に伝搬させることで、J/ψ生成における不確実性を定量化すること。
• 色蒸発モデルフレームワーク内での1次および2次近似において、冷たい核物質効果がJ/ψ生成に与える影響を評価すること。
• 開放charm生成と一貫したパラメータを用いて、色蒸発モデルにおけるJ/ψ生成の最初の不確実性帯を確立すること。

提案手法

• 固定標的実験（250–920 GeV）の全charm生成データおよび√s = 200 GeVにおけるPHENIXおよびSTARデータにフィットを行い、charm quark質量および因子化/正規化スケールの最適値を決定した。
• charm quark質量は、lattice QCDにおける¯MSスキームによるPDG値1.27 GeV（不確実性1.18–1.36 GeV）に設定した。
• χ²/dofの等高線を用いて、スケールパラメータμF/mおよびμR/mの1σおよび2σ不確実性を決定した。Δχ²/dof = 1が1σ、Δχ²/dof = 2.3が全不確実性帯を定義した。
• 同じフィットパラメータ（mc = 1.27 GeV、μF/m = 2.1、μR/m = 1.6）を、色蒸発モデルにおけるJ/ψ生成に適用し、軽い標的に基づく前向きJ/ψデータから正規化係数FCを決定した。
• 質量およびスケールの変動を平方和で組み合わせ、極端なパラメータ組み合わせの包絡線を用いて、J/ψ断面積の不確実性帯を構築した。
• 冷たい核物質効果は、CEMフレームワーク内での1次および2次近似で検討され、R_dAu比はEPS09核PDFセットおよびスケール変動を用いて計算された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 RHICおよびLHCにおける包含的J/ψ生成断面積の理論的不確実性を最小化するための最適なcharm quark質量および因子化/正規化スケールパラメータは何か？
• RQ2 スケールおよび質量パラメータの不確実性は、色蒸発モデルにおけるJ/ψ生成断面積にどのように伝搬するか？
• RQ3 冷たい核物質効果は、RHICおよびLHCにおけるJ/ψ生成にどの程度影響を及ぼし、スケール不確実性と比較してどうか？
• RQ4 開放charm生成から導かれた一貫したパラメータセットを用いて、不確実性を明示的に定量化した上で、J/ψ生成を信頼性高く予測できるか？
• RQ5 得られたJ/ψ断面積および分布は、RHICおよびLHCの実験データとどの程度一致するか？

主な発見

• 最良のフィットパラメータはmc = 1.27 GeV、μF/m = 2.1、μR/m = 1.6であり、1σ不確実性はμF/m = 2.1+2.55/-0.85およびμR/m = 1.6+0.11/-0.12である。
• 全J/ψ断面積の不確実性帯は主にスケールおよび質量の変動に起因し、極端なパラメータ組み合わせ（H,L）および（L,H）は中央の不確実性帯に対してわずかに広がるにとどまった。
• √s = 7 TeVおよび2.76 TeVにおけるJ/ψ急速度分布は、ALICEデータと良好に一致しているが、中央計算値は中間急速度領域でわずかに高めに評価されている。
• 前向きJ/ψ生成（2.5 < y < 4）のpT分布は、ALICEデータとよく一致しているが、低pT領域の転換点はわずかに過剰に評価されている。
• RHICにおけるR_dAuの不確実性は、もはやスケール不確実性ではなく、核PDFの変動（EPS09セット）に支配的であり、理論的不確実性が顕著に低減されたことを示している。
• 同じパラメータセットは、RHICおよびLHCにおける重いフラバー崩壊からの単一ミューオンスペクトルと良好に一致しており、このアプローチの整合性が裏付けられた。