[論文レビュー] $J/ψ$ and $D^0$ production in $\sqrt{s_{ m NN}}$ = 68.5 GeV PbNe collisions

LHCb collaboration, Aaij, R.+1034 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2022

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 1

ひとこと要約

本論文は、LHCb実験を用いて、√sNN = 68.5 GeVにおける固定標的におけるPbNe衝突におけるJ/ψおよびD⁰生成の初回測定を提示する。全迅速度、横運動量、および中心性にわたって、pNe衝突とPbNe衝突との間でJ/ψの抑制に顕著な差が観測されなかった。これは、中心的PbNe衝突において、このエネルギーで中間媒体効果がcharm粒子生成に支配的でないことを示唆している。

ABSTRACT

The first measurement of $J/ψ$ and $D^0$ production in PbNe collisions by the LHCb experiment in its fixed-target configuration is reported. The production of $J/ψ$ and $D^0$ mesons is studied with a beam of lead ions with an energy of 2.5 TeV per nucleon colliding on gaseous neon targets at rest, corresponding to a nucleon-nucleon centre-of-mass energy of $\sqrt{s_{ m NN}}$ = 68.5 GeV. The $J/ψ/D^0$ production cross-section ratio is studied as a function of rapidity, transverse momentum and collision centrality. These data are compared with measurements from $p$Ne collisions at the same energy and show no difference in the observed $J/ψ$ suppresion trend when comparing $p$Ne and PbNe peripheral collisions with PbNe central collisions.

研究の動機と目的

• LHCbの固定標的実験設定を用いて、√sNN = 68.5 GeVにおけるPbNe衝突におけるJ/ψおよびD⁰生成を測定すること。
• pNe衝突と比較して、中心的PbNe衝突におけるJ/ψ生成が抑制されているかどうかを調査すること。
• D⁰生成を参照チャネルと仮定し（中間媒体の影響を受けると想定しない）、charm粒子生成における中間媒体効果を分離すること。
• 核子衝突における重いクォーク生成を通じて、ハドロン物質とクォーク-グルーオンプラズマの遷移を探索すること。
• 低エネルギー領域におけるQGP形成に関する今後の研究のベンチマークを提供すること。

提案手法

• LHCbは、静止状態の気体ネオン標的と2.5 TeV/核子のPbイオンを衝突させる固定標的モードで運転した。
• J/ψおよびD⁰メソンは、それぞれμ⁺μ⁻およびK∓π±崩壊モードを介して再構成された。
• 二段階のトリガーシステムが使用された：ハードウェアトリガーは少なくとも1つのミュオンまたはカリメータードロップを要件とした。ソフトウェアトリガーは、2つのよく再構成されたミュオン、またはpT > 500 MeV/cのトラックを要件とした。
• オフライン選別では、少なくとも4本のトラックを有する一次頂点、D⁰のためのずれた頂点、およびpT < 8 GeV/cおよび2.0 < y < 4.29の運動量要件を課した。
• 運動量領域の受容性および再構成効率は、Pythia 8、EvtGen、Eposを用いて生成されたシミュレーテッドPbNeイベントを用い、最小偏位イベントへの崩壊埋め込みによって決定した。
• 中心性は、再構成された一次頂点数およびトラック多重度を用いて推定され、後方領域の活動を遮断することで、残留PbPbバックグラウンドを抑制した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 √sNN = 68.5 GeVにおいて、中心的PbNe衝突と外縁的PbNe衝突またはpNe衝突との間で、J/ψ生成が抑制されているか？
• RQ2 PbNe衝突において、J/ψ/D⁰生成断面積比は、迅速度、横運動量、または衝突中心性に顕著に依存するか？
• RQ3 このエネルギー領域において、pNe基準データからの逸脱によって示唆されるように、J/ψ生成に観測可能な中間媒体効果が存在するか？
• RQ4 このエネルギー領域において、D⁰生成は、charm粒子の生成率変化を信頼できる参照として機能するか？
• RQ5 PbNe衝突におけるJ/ψ抑制の傾向は、QGP形成の予想および格子QCD予測と比較してどうなるか？

主な発見

• PbNe衝突におけるJ/ψ/D⁰生成断面積比は、全迅速度、横運動量、中心性ビンにおいて、pNe衝突と比較して顕著な抑制を示さなかった。
• 外縁的PbNe衝突とpNe衝突との間で、J/ψ抑制傾向に顕著な差は観測されず、このエネルギーで強い中間媒体効果がないことを示唆している。
• 測定されたJ/ψ/D⁰比は、最終状態相互作用がない状況におけるpQCD計算の予想と一貫していた。
• データは、√sNN = 68.5 GeVにおける中心的PbNe衝突で、重要なcharm粒子の抑制がないことと整合的である。
• 結果から、このエネルギースケールではクォーク-グルーオンプラズマが完全に形成されていないか、あるいはまだJ/ψの生成率に顕著に影響を与えていない可能性があると示唆される。
• 本研究は、今後のLHCの固定標的モードにおける核子-核子衝突におけるJ/ψおよびD⁰生成測定のためのベースラインを確立した。