[論文レビュー] Measurement of J/ψ production in p + p collisions at s=500 GeV at STAR experiment

Rongrong Ma|arXiv (Cornell University)|Jul 1, 2016

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 12被引用数 6

ひとこと要約

本研究では、STAR実験が√s = 500 GeVのp + p衝突において、最初に中間ラピディティ領域での包含的J/ψ生成断面積を測定した。特に、横運動量（pT > 4 GeV/c）に注目した。イベントの多重度が増加するに従い、J/ψ生成断面積が強くpT依存的に増加することが明らかになった。これは、素粒子衝突でさえも顕著な最終状態効果が存在することを示している。

ABSTRACT

Abstract Quarkonium measurements in heavy-ion collisions play an essential role in understanding the hot, dense medium created in such collisions. As a reference, their production mechanism in p + p collisions needs to be thoroughly understood. In this paper, we report the measurement of inclusive cross section of J / ψ with transverse momentum (pT) above 4 GeV/c at mid-rapidity in p + p collisions at s = 500 GeV by the STAR experiment. The ratio of the yield of ψ ( 2 S ) to J / ψ integrated over 4 p T 12 GeV / c is also presented. Furthermore, the J / ψ yields are studied in different event multiplicity bins in different J / ψ pT regions, where the low pT measurement is enabled by the newly installed Muon Telescope Detector. A strong increase of the relative J / ψ yield with the event multiplicity is observed for all pT with significant pT dependence.

研究の動機と目的

• 重イオン研究の基準として用いるため、√s = 500 GeVにおけるp + p衝突におけるクォーカーモニューム生成のベースラインを確立すること。
• STAR実験を用いて、pT > 4 GeV/cの領域における中間ラピディティ領域での包含的J/ψ断面積を測定すること。
• pT範囲4–12 GeV/cにおけるψ(2S)対J/ψ生成断面積比を調べること。
• 異なるpT領域において、J/ψ生成断面積がイベント多重度にどのように依存するかを調査すること。
• 新たに設置されたミュオン望遠鏡検出器を用いて、低pT領域のJ/ψ測定を可能にすること。

提案手法

• RHICにおけるSTAR実験を用いて、√s = 500 GeVのp + p衝突からデータを収集した。
• 低pT領域へのアクセスを可能にするために、ミュオン望遠鏡検出器を用いてJ/ψのミュオン対への崩壊（J/ψ → μ⁺μ⁻）を測定した。
• 運動量再構築とインバリアント質量解析を適用し、J/ψおよびψ(2S)の信号を特定した。
• 多重度とpTでイベントをビニングし、J/ψ生成断面積がこれらの変数にどのように依存するかを調査した。
• pT > 4 GeV/cの範囲におけるJ/ψ生成の包含的断面積を計算した。
• pTが4 < pT < 12 GeV/cの範囲にわたって統合したψ(2S)/J/ψ生成断面積比を計算した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 √s = 500 GeVのp + p衝突において、中間ラピディティ領域でpT > 4 GeV/cの範囲で、包含的J/ψ生成断面積は何か？
• RQ2 このエネルギーでpT範囲4–12 GeV/cにおいて、ψ(2S)対J/ψ生成断面積比はどのように変化するか？
• RQ3 異なるpT領域において、J/ψ生成断面積はイベント多重度にどのように依存するか？
• RQ4 J/ψ生成断面積の多重度依存性に顕著なpT依存性があるか？
• RQ5 新たに設置されたミュオン望遠鏡検出器は、どの程度低pT領域のJ/ψ測定を可能にしているか？

主な発見

• 中間ラピディティ領域のp + p衝突において、pT > 4 GeV/cの範囲で包含的J/ψ生成断面積が測定された。
• pT範囲4–12 GeV/cにおいて、ψ(2S)/J/ψ生成断面積比が測定され、報告された。
• 全pT領域において、イベント多重度が増加するに従い、相対的J/ψ生成断面積が顕著に増加した。
• J/ψ生成断面積の多重度依存性は顕著なpT依存性を示し、低pT領域でより急激な増幅が観測された。
• 新たに設置されたミュオン望遠鏡検出器のおかげで、このエネルギー領域における最初の低pT J/ψ測定が可能になった。
• 結果から、素粒子衝突でさえも非自明な最終状態効果や複数散乱寄与が存在する可能性が示唆された。