[논문 리뷰] Open and Hidden Charm Production in d$A$ Collisions at RHIC and LHC

R. Vogt|arXiv (Cornell University)|2004. 12. 21.

High-Energy Particle Collisions Research참고 문헌 35인용 수 2

한 줄 요약

이 논문은 RHIC에서의 dAu 충돌과 LHC에서의 d+Pb 충돌에서 열린 채름 및 숨겨진 채름 생성에 대한 이론적 계산을 제시한다. 이는 다음으로 주로 진행되며, 핵 효과인 그림자 효과와 핵 흡수를 고려한 1계 상위(QCD) 이론을 사용한다. 그 결과, 조합된 그림자 효과와 중간 정도의 흡수(σabs ≈ 3 mb)가 PHENIX의 J/ψ dAu/pp 비율을 잘 설명하며, 특히 중간 빠르기 근처에서 흡수가 그림자 효과를 압도하는 LHC d+Pb 충돌에서 강한 중심도 의존성이 예측된다.

ABSTRACT

We discuss aspects of open and hidden charm production in deuterium-nucleus collisions at RHIC and LHC energies. We describe calculations of the total $c \\bar c$ cross section and the charm quark transverse momentum distributions. We next explain how shadowing and moderate nuclear absorption can explain the PHENIX $J/\\psi$ dAu/$pp$ ratios and predict the combined effect of shadowing and absorption in 6.2 TeV d+Pb collisions.

연구 동기 및 목표

• RHIC와 LHC에서의 dA 충돌에서 J/ψ 및 열린 채름 생성에 영향을 주는 핵 효과인 그림자 효과와 흡수의 상호작용을 이해하기 위해.
• 특히 STAR와 PHENIX에서 관측된 총 채름 단면적의 과대 예측 문제를 해결하기 위해 QCD 계산과 실험 데이터 간의 괴리 문제를 해결하기 위해.
• 6.2 TeV에서의 LHC 실험을 위해 빠르기와 중심도 의존성을 중점적으로 다루며, J/ψ d+Pb/pp 비율을 예측하기 위해.
• ALICE와 CMS 측정의 맥락에서 d+Pb 충돌에서 비균일한 그림자 효과와 흡수의 역할을 평가하기 위해.

제안 방법

• 전체 채름 쿼크 단면적과 수평 운동량 분포를 계산하기 위해 1계 상위(1-loop) 양자색역학(QCD)을 사용한다.
• dA 충돌에서의 핵 그림자 효과를 모델링하기 위해 EKS98 핵 조각자 밀도 파arameterization을 적용한다.
• 흡수 효과를 영향력 있는 단면적 σabs = 1–5 mb로 포함시키며, 영향력이 중심도와 영향력 매개변수에 따라 달라지도록 처리한다.
• CEM 및 NRQCD 모델을 사용하여 색-싱เก릿 및 옥텟 J/ψ 생성 채널에서 그림자 효과와 흡수 효과를 함께 통합한다.
• 핵을 통과하는 길이에 비례하는 비균일한 그림자 효과 파arameterization을 사용하여 빠르기 의존성 핵 효과를 모델링한다.
• RHIC(200 GeV)와 LHC(6.2 TeV) 에너지에서 계산을 수행하며, PHENIX 및 향후 ALICE/CMS 데이터와 비교한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 RHIC에서의 dAu 충돌에서 그림자 효과와 흡수가 J/ψ 생성 비율에 어떻게 동시에 영향을 미치는가?
• RQ2 STAR와 PHENIX에서 측정된 총 채름 단면적은 왜 NLO QCD 예측보다 높은가? 이는 개선된 위상공간 외삽으로 해결될 수 있는가?
• RQ3 6.2 TeV에서의 d+Pb 충돌에서 J/ψ 생성의 중심도 의존성은 어떻게 되며, 빠르기 영역 간에 어떻게 다를까?
• RQ4 비균일한 그림자 효과는 균일한 그림자 효과에 비해 J/ψ dA/pp 비율의 Ncoll 의존성에 얼마나 큰 영향을 미치는가?
• RQ5 y ≈ −3.9에서 LHC d+Pb 데이터는 그림자 효과와 흡수 효과를 분리하는 데 사용될 수 있으며, 이는 校정 보조에 어떻게 기여하는가?

주요 결과

• NLO QCD 계산은 STAR 데이터에 비해 총 채름 단면적을 약 4배 정도 과소평가하며, 이는 위상공간 외삽 또는 분할 모델에 문제가 있을 수 있음을 시사한다.
• RHIC에서의 J/ψ dAu/pp 비율은 EKS98 그림자 효과와 중간 정도의 흡수(σabs ≈ 3 mb)를 조합함으로써 잘 설명되며, 초도 PHENIX 데이터 경향과 일치한다.
• RHIC에서, 중간 빠르기(y ≈ 0)에서 Ncoll 의존성이 가장 강하며, 이는 흡수가 그림자 효과를 압도하기 때문이다. 반면 y ≈ −2에서는 반대편에서 그림자 효과가 약화되며 비율은 Ncoll에 거의 영향을 받지 않는다.
• 6.2 TeV에서의 d+Pb 충돌에서는 EKS98 그림자 효과의 빠르기 의존성이 약하기 때문에 y = −4, −2, 0, 2, 4에서 J/ψ 비율이 거의 일정하지만, 중심부 충돌에서는 강한 Ncoll 의존성이 나타난다.
• 결과적으로 ALICE의 뮤온 암부(y ≈ −3.9)는 Ncoll 의존성을 측정함으로써 흡수 효과를 분리할 수 있으며, 이는 비균일한 그림자 효과의 校정에 기여할 수 있다.
• NRQCD에서 옥텟과 싱เก릿 흡수를 모두 포함하면 효과적인 흡수가 감소하여 억제 효과가 약화되며, 비율의 형태도 옥셋 단독 모델과는 다소 다르게 변형된다.