[論文レビュー] Large t diffractive rho-meson photoproduction with target dissociation in ultraperipheral pA and AA collisions at LHC

L. Frankfurt, M. Strikman+1 more|ArXiv.org|Dec 6, 2006

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 9被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、LHCにおける超外部的pAおよびAA衝突における急速性ギャップを伴う大tの効果的ρ中間子光生成を用いて、HERAの到達範囲を10倍上回る広いエネルギー範囲（10³ < s < 10⁶ GeV²）で、小サイズのダイポールのパートン散乱断面積のエネルギー依存性を調べることを提案する。また、重イオン衝突における核A依存性および抑制効果により、密度の高い核物質におけるブラックディスク状態の始まりと高次トレース効果への直接的なアクセスが可能であることを示している。

ABSTRACT

We demonstrate that study of large t vector meson photoproduction with rapidity gaps in ultraperipheral proton-ion and ion-ion collisions at LHC would allow to investigate the energy dependence of cross section of elastic scattering of a small dipole off the parton over a wide range of energies $10^3 &lt; s_{dipole - parton} &lt; 10^6 GeV^2$ where this cross section is expected to change by a factor $\ge 20$. The accessible energy range exceeds the one reached at HERA by a factor of 10 both in $γp$ and in $γA$ scattering. In addition, study of A-dependence of this process will allow to determine the t range where interaction of small dipoles gives the dominant contribution and to investigate effects of absorption for the propagation of ultrarelativistic small $q\bar q$ dipoles through the nuclear media and probe in a novel way onset of the black disk regime.

研究の動機と目的

• HERAでは到達できない大t領域における小サイズダイポールのパートン散乱断面積のエネルギー依存性を調査すること。
• 光生成断面積のA依存性を通じて、核物質内における色透過から色不透明への遷移を調べること。
• pAおよびAA超外部的衝突における急速性ギャップ過程を用いて、高エネルギーQCDにおけるブラックディスク状態の始まりを調べること。
• 測定可能な断面積の変化を通じて、リーディングトレースと高次トレース効果の相乗作用を検証すること。

提案手法

• LHCエネルギー下での超外部的pAおよびAA衝突における大tの効果的ρ中間子光生成を、カラーダイポール図式およびベクトル支配モデルを用いてモデル化する。
• クォークおよびグルーオンに対する弾性散乱振幅の非干渉的和を用いて断面積を計算し、t依存のダイポール断面積を導入する。
• Glauber-Gribov多重散乱および核シャドウ効果補正を適用して、密度の高い核物質内での吸収を考慮する。
• 実際の検出条件をモデル化するため、崩壊した系の質量MXに対して2つの運動量的制約を適用：MX ≤ 0.1Wγp または 高エネルギー領域では固定のMX ≤ 5 GeV。
• インパルス近似（色透過）と完全なGlauber-Gribovアプローチ（吸収を含む）の結果を比較し、高次トレース効果を分離する。
• LHCのランクス（例：ArArでは1 μb⁻¹s⁻¹、PbPbでは10⁻³ μb⁻¹s⁻¹）を用いてカウントレートを推定し、実験的実現可能性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LHCで到達可能な運動量領域において、大t領域における小サイズダイポールのパートン散乱振幅のエネルギー依存性はどのように変化するか？
• RQ2 急速性ギャップを伴う大tのρ中間子光生成のA依存性は何か？また、これは色透過から色不透明への遷移をどのように明らかにするか？
• RQ3 核シャドウ効果および多重散乱は、重イオン超外部的衝突における断面積をどの程度抑制するか？また、これはtにどのように依存するか？
• RQ4 リーディングトレースと高次トレース効果の相乗作用は、断面積の急速性ギャップおよびt依存性にどのように現れるか？
• RQ5 これらの過程における断面積のtおよびA依存性を通じて、ブラックディスク状態の始まりを調べることは可能か？

主な発見

• LHCの超外部的衝突におけるエネルギー範囲は、ダイポール-パートン散乱のsの到達範囲をHERAの10倍に拡大し、10³ < s < 10⁶ GeV²をカバーする。
• PbPb衝突では、多重散乱およびシャドウ効果により、核抑制が断面積を10倍以上にまで低下させる可能性がある。
• 強いスクリーニングが存在しても、-t ~ 10 GeV²まで測定可能なレートが得られ、スクリーニング効果がtの増加に伴いどのように弱まるかを調べることが可能になる。
• 断面積のA依存性は、低tではソフトダイナミクス、中間tでは色透過、高Wγpでは色不透明の明確な領域を示す。
• Glauber-Gribov補正を含めると、インパルス近似と比較して断面積が顕著に減少し、高次トレース効果の重要性が浮き彫りになる。
• 理論的レートは十分に高く（例：PbPbで-t = 5 GeV²のとき約10⁻³ μb⁻¹s⁻¹）、ダイポール-核相互作用の詳細な実験的分析が可能である。