[논문 리뷰] Measurement of the $ {\Lambda}_c^{+} $ to D$^{0}$ production ratio in periphera PbPb collisions at $ \sqrt{s_{ extrm{NN}}} $ = 5.02 TeV

LHCb collaboration|arXiv (Cornell University)|2022. 10. 13.

High-Energy Particle Collisions Research인용 수 1

한 줄 요약

이 논문은 LHCb 실험을 통해 √sNN = 5.02 TeV에서 외곽 영역에서의 PbPb 충돌에서 Λ⁺c에서 D⁰로의 생성 비율에 대한 최초의 측정을 제시한다. 이 비율은 pT나 ⟨Npart⟩에 유의미한 의존성이 없으며, 평균 값 ⟨RΛ⁺c/D⁰⟩ ≈ 0.27로 나타나, 다음 준위 색 재결합을 포함한 PYTHIA 8 예측과 일치하지만, 통계적 강입자 생성 모델(SHM)의 예측과는 괴리가 있다.

ABSTRACT

We report on a measurement of the $Λ_c^+$ to $D^0$ production ratio in PbPb collisions at $\sqrt{s_{ m NN}}$= 5.02 TeV with the LHCb detector in the forward rapidity region $2

연구 동기 및 목표

• √sNN = 5.02 TeV에서 외곽 빠르기 영역(2 < y < 4.5)에서 외곽 PbPb 충돌에서 Λ⁺c에서 D⁰로의 생성 비율을 측정하기 위해.
• 비율이 횡방향 운동량(pT), 빠르기(y), 평균 참여 핵자 수(⟨Npart⟩)에 따라 어떻게 변화하는지 조사하기 위해.
• PYTHIA 8의 색 재결합 포함 및 통계적 강입자 생성 모델(SHM)을 포함한 이론 모델과 결과를 비교하기 위해.
• 이전 실험에서 관측된 중간 빠르기 영역과 외곽 빠르기 영역에서의 Λ⁺c/D⁰ 비율 간 괴리 문제를 해결하기 위해.
• 이전에 측정치로 부족했던 영역에서의 데이터를 제공함으로써 강입자 생성 모델을 제약하기 위해.

제안 방법

• 외곽 PbPb 충돌(65–90% 중심성) 데이터를 사용하여 LHCb 검출기에서 Λ⁺c → pK⁺π⁻ 및 D⁰ → K⁻π⁺ 붕괴를 재구성하기 위해.
• 조합 배경 및 비 공명 배경을 억제하기 위해 운동학적 및 위상 선택 조건을 적용하기 위해.
• 신호 수확량을 추출하기 위해 관측 질량 분포를 바탕으로 템플릿 피팅 방법을 사용하기 위해.
• 각 pT 및 y 영역에 대해 보정된 검출기 효율을 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 계산하기 위해.
• 신호 형상, 배경 모델링, 효율, 트래킹 재구성에 기인한 체계적 불확도를 추정하기 위해.
• PYTHIA 8(다음 준위 색 재결합 포함) 및 통계적 강입자 생성 모델(SHM)의 예측과 측정 결과를 비교하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 외곽 빠르기 영역에서 외곽 PbPb 충돌에서 Λ⁺c에서 D⁰로의 생성 비율은 횡방향 운동량(pT)에 따라 의존하는가?
• RQ2 외곽 충돌에서 평균 참여 핵자 수(⟨Npart⟩)에 따라 비율이 의존하는가?
• RQ3 외곽 영역(2 < y < 4.5)에서 빠르기(y)에 따라 비율은 어떻게 변화하는가?
• RQ4 결과는 다음 준위 색 재결합 효과를 포함한 PYTHIA 8 예측과 일치하는가?
• RQ5 확장된 캐롬 바리온 상태를 포함한 통계적 강입자 생성 모델(SHM) 예측과 결과는 어떻게 비교되는가?

주요 결과

• Λ⁺c에서 D⁰로의 생성 비율은 2 < pT < 8 GeV/c 범위 내에서 pT에 유의미한 의존성이 없음을 보였다.
• 2 < y < 4.5 범위에서 빠르기(y)에 따라 비율에 유의미한 의존성이 없음을 확인하였다.
• 65–90% 중심성 범위에서 평균 참여 핵자 수(⟨Npart⟩)에 따라 비율에 유의미한 의존성이 없음을 관찰하였다.
• 비율의 평균 값은 ⟨RΛ⁺c/D⁰⟩ = 0.27 ± 0.05(통계적) ± 0.05(체계적)로 나타났으며, 다음 준위 색 재결합을 포함한 PYTHIA 8 예측과 일치하였다.
• 측정 데이터는 특히 낮은 pT에서 비율을 과도하게 예측하는 통계적 강입자 생성 모델(SHM)의 예측과 괴리가 있었다.
• 이전의 LHCb 실험에서 √sNN = 5.02 TeV에서 pPb 및 Pbp 충돌을 통해 얻은 결과와 일관되며, ALICE 및 CMS의 중간 빠르기 영역 측정 결과와 비교할 때 강력한 빠르기 의존성이 있음을 시사하였다.