[논문 리뷰] Fragmentation of Triply Heavy Baryons

M. A. Gomshi Nobari, Reza Sepahvand|arXiv (Cornell University)|2004. 06. 14.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 표준모형에서 직접 c 및 b 쿼크 분열을 통해 생성되는 삼중으로 무거운 바리온(Ω_{ccc}, Ω_{ccb}, Ω_{cbb}, Ω_{bbb})의 최고차수 분열 함수를 계산한다. 유니버설 분열 확률는 10⁻⁵–10⁻⁷의 범위이며, √s = 14 TeV에서 LHC에서의 생산 단면적을 다음 최고차수 행렬 원소를 사용하여 몇 나노바른에서 몇 피코바른으로 추정한다.

ABSTRACT

The triply heavy baryons in the standard model formed in direct $c$ and $b$ quark fragmentation are the $\Omega_{ccc}$, $\Omega_{ccb}$, $\Omega_{cbb}$ and $\Omega_{bbb}$ baryons. We calculate their fragmentation functions in leading order of perturbative QCD. The universal fragmentation probabilities fall within the range of $10^{-5}-10^{-7}$.We also evaluate their cross section at the LHC ($\sqrt{s}=14$ TeV) using next-to-leading order matrix elements for heavy quark-antiquark pair production. We present the differential cross sections as functions of the transverse momentum as well as the total cross sections. They range from a few nb to a few pb.

연구 동기 및 목표

• 고에너지 하드론 충돌에서 삼중으로 무거운 바리온의 생성 메커니즘을 조사하기 위해.
• 퍼티럽레이티브 QCD 내에서 c 및 b 쿼크가 삼중으로 무거운 바리온으로의 분열 확률를 결정하기 위해.
• 다음 최고차수 행렬 원소를 사용하여 LHC에서 이 바리온들의 미분 및 총 생산 단면적을 평가하기 위해.
• 향후 고에너지 충돌기에서의 실험적 탐지 가능성을 위한 관측 가능한 수확량에 대한 정량적 추정을 제공하기 위해.

제안 방법

• 퍼티럽레이티브 QCD 기법을 사용하여 c 및 b 쿼크가 삼중으로 무거운 바리온을 형성하는 최고차수 분열 함수를 계산한다.
• 분열 함수에서 유도된 유니버설 분열 확률를 적용하여 생산 비율을 추정한다.
• 중간차수 행렬 원소를 사용하여 고에너지 쿼크-반쿼크 쌍 생성 단면적을 √s = 14 TeV에서 계산한다.
• 횡방향 운동량에 대한 함수로 미분 단면적을 평가하고, 이를 통합하여 총 단면적을 산출한다.
• 분석에서 모든 네 종류의 삼중으로 무거운 바리온인 Ω_{ccc}, Ω_{ccb}, Ω_{cbb}, Ω_{bbb}을 고려한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 퍼티럽레이티브 QCD의 최고차수에서 c 및 b 쿼크가 삼중으로 무거운 바리온으로의 분열 확률는 무엇인가?
• RQ2 LHC에서 횡방향 운동량에 따라 삼중으로 무거운 바리온의 미분 단면적은 어떻게 변하는가?
• RQ3 √s = 14 TeV에서 Ω_{ccc}, Ω_{ccb}, Ω_{cbb}, Ω_{bbb}의 총 생산 단면적은 얼마인가?
• RQ4 다음 최고차수 행렬 원소는 이러한 희귀 상태의 단면적 추정 정확도에 어떻게 영향을 미치는가?

주요 결과

• 삼중으로 무거운 바리온이 c 및 b 쿼크 제트로의 유니버설 분열 확률는 10⁻⁵에서 10⁻⁷의 범위에 있다.
• 이 바리온들의 미분 단면적은 LHC의 질량 중심계 에너지 14 TeV에서 횡방향 운동량의 함수로 계산된다.
• 연구된 삼중으로 무거운 바리온의 총 생산 단면적은 몇 나노바른에서 몇 피코바른의 범위에 이르며.
• 이 단면적들은 고에너지 쿼크-반쿼크 쌍 생성을 위한 다음 최고차수 행렬 원소를 사용하여 추정된다.
• 결과는 고에너지 하드론 충돌에서 이러한 이색 바리온의 잠재적 탐지에 대한 정량적 기준을 제공한다.