[論文レビュー] Odderon Effects in pp Collisions: Predictions for LHC Energies

C. Merino, M. M. Ryzhinskiy+1 more|ArXiv.org|Jun 15, 2009

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 3被引用数 10

ひとこと要約

本稿は、レッジ場理論およびクォーカー・グルーオン・ストリングモデル（QGSM）を用いて、LHCエネルギーにおける陽子-陽子（pp）衝突におけるオッドロン効果を調査する。全微分断面積の差、実部/虚部振幅比、および包含的粒子-反粒子生成を分析し、現在のデータは大きなオッドロン寄与と整合しないが、LHCのデータは高精度でオッドロンの存在を解明できると結論づける。

ABSTRACT

We consider the possible contribution of Odderon (Reggeon with alpha_(Odd)(0) similar to 1 and negative signature) exchange to the differences in the total cross sections of particle and antiparticle, to the ratios of real/imaginary parts of the elastic pp amplitude, and to the differences in the inclusive spectra of particle and antiparticle in the central region. The experimental differences in total cross sections of particle and antiparticle are compatible with the existence of the Odderon component but such a large Odderon contribution seems to be inconsistent with the values of Re/Im ratios. In the case of inclusive particle and antiparticle production the current energies and/or accuracy of the experimental data don't allow a clear conclusion. It is expected that the LHC will finally solve the question of the Odderon existence.

研究の動機と目的

• 低エネルギーのハドロン-核子散乱からの実験データに基づき、高エネルギーpp衝突におけるオッドロン交換の妥当性を評価すること。
• pp散乱とp̄p散乱の間で観測された全断面積の差が、截距 αOdd(0) ≈ 1 であるオッドロン交換で説明可能かどうかを特定すること。
• オッドロン寄与が、弾性pp散乱振幅の実部/虚部比の測定値と整合するかどうかを評価すること。
• 中心迅速度領域における包含的粒子および反粒子生成を検討し、オッドロン効果の証拠を調査すること。
• √s = 14 TeVにおけるLHCデータの感度が、オッドロンの検出または除外に与える影響を予測すること。

提案手法

• 符号依存の振幅構造を持つレッジ極交換形式を用い、符号が負のレジン（例：オッドロン）はppとp̄p散乱に対して逆符号の寄与を示す。
• 振幅式 A(s,t) = g₁(t)g₂(t)(s/s₀)^{αR(t)−1}η(Θ) を適用し、η(Θ) は符号依存性を符号化する（Θ = +1 のとき虚数、Θ = −1 のとき実数）。
• 全断面積の差 Δσ_tot = σ̄_tot(p̄p) − σ_tot(pp) をエネルギー関数として分析し、有効なオッドロン截距 α_R(0) を抽出する。
• 実験データによる弾性pp散乱振幅のRe/Im比を、α_Odd(0) ≈ 1 であるオッドロン交換の理論的予測と比較する。
• クォーカー・グルーオン・ストリングモデル（QGSM）を用いて、LHCエネルギーにおける中心迅速度領域のバリオン/反バリオン比（B̄/B）を予測する。
• パワー則フィット Δσ ∝ (s/s₀)^{α_R(0)−1} を用いてオッドロン効果のエネルギー依存性を評価し、有効截距を抽出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 截距 α_Odd(0) ≈ 1 であるオッドロン交換で、ppとp̄p散乱の間の全断面積の差が説明可能か？
• RQ2 現在の弾性pp散乱振幅のRe/Im比に関する実験データは、非ゼロのオッドロン寄与と整合するか？
• RQ3 高エネルギー領域における中心領域の包含的粒子および反粒子生成率に、顕著なオッドロン効果が観測されるか？
• RQ4 √s = 14 TeVにおけるLHCデータの感度は、オッドロンの検出または除外にどの程度寄与するか？
• RQ5 QGSMは、LHCエネルギーにおけるオッドロン交換によるB̄/B比のずれを予測できるか？

主な発見

• ppとp̄p散乱の間の全断面積の差は、小さなオッドロン寄与と整合するが、大きな寄与はRe/Im比データと整合しない。
• 弾性pp散乱振幅の実験的Re/Im比は、オッドロンが存在しないか、極めて小さな寄与である場合とほとんど整合するが、FNALおよびCERN-SPSの2点の外れ値を除いてはそうである。
• RHIC（15–20 GeV）までのエネルギー領域において、中心領域の包含的粒子および反粒子生成には顕著なオッドロン効果は観測されず、α_R(0) ≈ 0.5 ではオッドロン支配が成立しない。
• 包含的過程におけるオッドロン交換の唯一の潜在的証拠は、√s ≈ 100 GeVにおけるH1協定のB̄/B非対称性の2点のデータであり、ただし大きな不確実性を伴う。
• QGSMは、√s = 14 TeVでα_SJ(0) ≈ 0.9の場合、B̄/B比が1から最大約4%ずれる可能性があると予測しており、これはLHCで検出可能なオッドロン効果を示唆する。
• LHCのデータは、より高いエネルギーと精度のおかげで、オッドロン存在の問題を明確に解明できると予想される。