[论文解读] $ψ(2S)$ suppression in Pb-Pb collisions at the LHC

ALICE Collaboration|arXiv (Cornell University)|Oct 17, 2022

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 47被引用 6

一句话总结

本论文首次在√sNN = 5.02 TeV的Pb–Pb碰撞中观测到前向快度区（2.5 < y < 4）的ψ(2S)粲偶素态产生，直至零横动量，使用LHC上的ALICE探测器。研究报告称，在Pb–Pb碰撞中，ψ(2S)相对于J/ψ的抑制因子约为∼2，核修改因子RAA显示与pp碰撞相比最多约3倍的抑制，为夸克-胶子等离子体性质及粲偶素再组合动力学提供了关键约束。

ABSTRACT

The production of the $ψ(2S)$ charmonium state was measured with ALICE in Pb-Pb collisions at $\sqrt{s_{NN}}$= 5.02 TeV, in the dimuon decay channel. A significant signal was observed for the first time at LHC energies down to zero transverse momentum, at forward rapidity $(2.5

研究动机与目标

• 测量在√sNN = 5.02 TeV下Pb–Pb碰撞中，前向快度区（2.5 < y < 4）的包含式ψ(2S)产生，直至零横动量。
• 通过中心度和pT函数关系，确定双比值[σψ(2S)/σJ/ψ]Pb−Pb/[σψ(2S)/σJ/ψ]pp，以隔离核介质效应。
• 通过中心度和pT函数关系提取ψ(2S)的核修改因子RAA，以量化在夸克-胶子等离子体中的抑制程度。
• 将结果与SPS的NA50数据及LHC的高pT测量结果进行比较，以检验重离子碰撞中粲偶素产生过程的输运模型和统计强子化模型。

提出的方法

• 利用ALICE探测器前向Muon谱仪中的ψ(2S)二μ衰变道进行测量。
• 事件通过最小截面触发信号与Muon谱仪中反号μ子对的符合触发。
• 通过V0闪烁体阵列中的能量沉积确定中心度，与碰撞核的几何重叠相关。
• 计算了截面双比值[σψ(2S)/σJ/ψ]Pb−Pb/[σψ(2S)/σJ/ψ]pp，以抑制非介质效应。
• ψ(2S)的RAA计算为Pb–Pb中ψ(2S)产额与pp截面及平均核厚度函数⟨TAA⟩乘积的比值。
• 数据采集于2015年和2018年，对应积分亮度约为∼750 µb⁻¹。

实验结果

研究问题

• RQ1 在√sNN = 5.02 TeV的Pb–Pb碰撞中，ψ(2S)粲偶素态相对于pp碰撞的抑制程度如何？其抑制程度如何随中心度和横动量变化？
• RQ2 双比值[σψ(2S)/σJ/ψ]Pb−Pb/[σψ(2S)/σJ/ψ]pp如何随中心度和pT演化？其揭示了夸克-胶子等离子体在其中的作用如何？
• RQ3 ψ(2S)核修改因子RAA的大小是多少？其与J/ψ RAA及低能下先前测量结果相比如何？
• RQ4 观测到的ψ(2S)抑制模式与输运模型和统计强子化模型（SHMc）的预测相比如何？
• RQ5 ψ(2S)的抑制模式是否支持夸克-胶子等离子体中顺序解离或再组合效应？

主要发现

• 在√sNN = 5.02 TeV的Pb–Pb碰撞中，于前向快度区（2.5 < y < 4）直至零横动量，观测到了ψ(2S)的显著信号。
• 双比值[σψ(2S)/σJ/ψ]Pb−Pb/[σψ(2S)/σJ/ψ]pp表明，在Pb–Pb碰撞中ψ(2S)相对于J/ψ的抑制因子约为∼2。
• ψ(2S)核修改因子RAA显示，与pp碰撞相比抑制因子最高达∼3，且在中心碰撞中抑制更强。
• 结果与夸克-胶子等离子体中顺序解离一致，因为ψ(2S)的结合能低于J/ψ。
• 测得的截面比值与先前NA50的SPS数据一致，支持了不同能量尺度下抑制模式的鲁棒性。
• 低pT下的RAA结果将LHC测量覆盖范围扩展至再组合效应最显著的动量区域。