[論文レビュー] Pomeron and Odderon Contributions at LHC Energies

C. Merino, C. Pajares+2 more|arXiv (Cornell University)|Jul 19, 2010

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 5被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、√s = 900 GeVおよび7 TeVにおけるpp衝突の初期LHCデータを、レッジ理論におけるクォーク-グルーオンストリングモデル（QGSM）を用いて分析する。Pomeron支配の包括的粒子生成断面積を予測し、ALICEのデータが小さなまたは無視できるオッドロン寄与と整合的であることを示し、LHCエネルギーにおけるオッドロン結合が強く抑制されている可能性を示唆する。

ABSTRACT

We consider the first LHC data for pp collisions in the framework of Regge theory. The integral cross sections and inclusive densities of secondaries are determined by the Pomeron exchange, and we present the corresponding predictions for them. The first measurements of inclusive densities in midrapidity region are in agreement with these predictions. The possible contribution of Odderon (Reggeon with alpha(Odd)(0) ~ 1 and negative signature) exchange to the differences in the inclusive spectra of particle and antiparticle in the central region could be significant at LHC energies. The first data of ALICE Collaboration are consistent with a very small Odderon contribution. Probably, further LHC data will definitely settle the question of the Odderon existence.

研究の動機と目的

• 低エネルギーでのパラメータ固定に基づくクォーク-グルーオンストリングモデル（QGSM）の妥当性を、初期LHCデータに対して検証すること。
• LHCエネルギーにおける全断面積および非弾性断面積、および包括的粒子スペクトルを記述するPomeron交換の役割を評価すること。
• 符号性が負でαOd(0) ≈ 1であるオッドロン（Cパリティが負）の寄与が、中央速さ領域における粒子-反粒子非対称性に与える影響を評価すること。
• ALICEおよびLHCbの実験的データが、反粒子対粒子比に及ぼすオッドロンとωレッジオンの寄与を区別できるかを検討すること。
• QGSMフレームワーク内で、√s = 900 GeV、7 TeV、14 TeVにおける二次粒子および反粒子の中央速さ領域での生成断面積を予測すること。

提案手法

• 全断面積および非弾性断面積への主要寄与として、Pomeron交換（正の符号性、αP(0) ≈ 1）を用いたレッジ理論を適用する。
• 双対的トポロジカルユニタリゼーションおよびレッジ臨界論に基づくクォーク-グルーオンストリングモデル（QGSM）を用い、断片化関数を通じて包括的粒子スペクトルを計算する。
• 散乱振幅A(s,t)における符号性因子η(Θ)を導入し、正の符号性（Pomeron）と負の符号性（オッドロン、ωレッジオン）の交換を区別する。
• オッドロン交換（αOd(0) ≈ 1、負のCパリティ）が、中央速さ領域における粒子-反粒子非対称性に与える影響を、反粒子対粒子スペクトル比を通じて評価する。
• QGSMによる√s = 900 GeV、7 TeV、14 TeVにおける中央速さ領域（|y| < 0.5）の生成断面積dn/dyの予測値をALICE共同研究のデータと比較する。
• pseudorapidity（η）依存性に基づき、反陽子対陽子および反ラムダ対ラムダ比を分析し、異なるエネルギーにおけるオッドロン効果を調査する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 低エネルギーで固定されたパラメータを用いたQGSMは、√s = 900 GeVおよび7 TeVにおける初期LHCデータを正確に記述できるか？
• RQ2 LHCエネルギーにおけるpp衝突の中央領域における粒子-反粒子非対称性に、オッドロン寄与の大きさはどの程度か？
• RQ3 ALICE共同研究が√s = 900 GeVおよび7 TeVで測定した反陽子対陽子比は、顕著なオッドロン交換を支持するか？
• RQ4 中央速さ領域における観測された粒子-反粒子非対称性は、ωレッジオン寄与と整合的か、それとも非ゼロのオッドロン結合を必要とするか？
• RQ5 QGSMフレームワーク内での二次粒子および反粒子スペクトルは、エネルギーおよびpseudorapidityにどのように依存するか？

主な発見

• √s = 900 GeVおよび7 TeVにおけるQGSMによる包括的粒子生成断面積の予測は、初期LHCデータと良好に一致しており、低エネルギーで固定されたパラメータの安定性を支持する。
• √s = 7 TeVにおける荷電π中間子の中央速さ領域での生成断面積は2.32と予測され、π⁺とπ⁻の差はわずか（2.32 対 2.31）であり、小さな電荷非対称性と整合的である。
• √s = 7 TeVにおける反陽子対陽子比は0.16と予測され、ALICEのデータ（0.991 ± 0.005）はωレッジオン寄与と整合的だが、大きなオッドロン結合を否定する。
• ALICEが√s = 900 GeVおよび7 TeVで測定した¯p/p比は、それぞれ0.957 ± 0.014および0.991 ± 0.014であり、これは大きなオッドロン寄与（αSJ = 0.9）と整合しない。これにより、オッドロン結合が強く抑制されていることが示唆される。
• QGSMは√s = 7 TeVにおける¯Λ/Λ比を0.08と予測し、pseudorapidity依存の予測値は¯p/pおよび¯Λ/Λ比が1に近い小さなずれを示しており、最小限のオッドロン効果と整合的である。
• オッドロンの理論的証拠は、√s ≈ 100 GeVにおけるH1共同研究の2点（¯p/pおよび¯Λ/Λ）に限定されており、大きな誤差バーのため統計的に有意ではない。オッドロンの問題を明確に解明するには、さらなるLHCデータが必要である。