[论文解读] Effects of Overlapping Strings in pp Collisions

Christian Bierlich, Gösta Gustafson+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 19, 2014

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 2被引用 24

一句话总结

本文在DIPSY事件生成器中提出了一种改进的弦强子化模型，允许pp碰撞中的重叠弦结合成更高色彩多重性的结构（‘色彩绳’）或重新组合成单重态，从而增强重子和奇异数粒子的产生。该模型提高了与LHC最小偏差数据在已识别粒子谱方面的符合度，特别是对奇异重子和kaon的描述，表明即使在高能pp碰撞中，绳效应也可能对观测到的增强现象有所贡献。

ABSTRACT

In models for hadron collisions based on string hadronization, the strings are usually treated as independent, allowing no interaction between the confined colour fields. In studies of nucleus collisions it has been suggested that strings close in space can fuse to form "colour ropes". Such ropes are expected to give more strange particles and baryons, which also has been suggested as a signal for plasma formation. Overlapping strings can also be expected in pp collisions, where usually no phase transition is expected. In particular at the high LHC energies the expected density of strings is quite high. To investigate possible effects of rope formation, we present a model in which strings are allowed to combine into higher multiplets, giving rise to increased production of baryons and strangeness, or recombine into singlet structures and vanish. Also a crude model for strings recombining into junction structures is considered, again giving rise to increased baryon production. The models are implemented in the DIPSY MC event generator, using PYTHIA 8 for hadronization, and comparison to pp minimum bias data, reveals improvement in the description of identified particle spectra.

研究动机与目标

• 研究LHC能量下pp碰撞中重叠弦的影响，其中高弦密度可能导致绳结构的形成。
• 解决标准模型无法再现的pp数据中奇异粒子和重子的观测增强现象。
• 提出弦相互作用在横向坐标空间的表述，以模拟绳结构的形成与重组效应。
• 检验绳效应是否能在不引入夸克-胶子等离子体相的情况下解释粒子谱中的差异。
• 通过引入绳动力学改进DIPSY事件生成器，并与ATLAS和CMS的最小偏差数据进行比较。

提出的方法

• 在DIPSY中改编Lund双极耦合模型，以在横向坐标空间中描述弦动力学，包括非主导对数和饱和效应。
• 引入机制使弦能够结合成更高色彩多重性的状态（例如三或四夸克系统），从而提高重子和奇异数的产额。
• 对弦重组为色单重态状态进行建模，使弦能够湮灭并降低多重性。
• 在重组弦中引入简化模型以形成节点，进一步增强重子的产生。
• 使用PYTHIA 8进行强子化，并将绳模型作为对标准碎片化过程的修改。
• 将模型拟合至ATLAS在900 GeV和7 TeV下的pp最小偏差数据，重点关注粒子谱和多重性分布。

实验结果

研究问题

• RQ1 在LHC能量下pp碰撞中，重叠弦效应是否能解释观测到的奇异重子和kaon的增强？
• RQ2 绳结构的形成与弦重组在多大程度上改善了pp碰撞中已识别粒子谱的描述？
• RQ3 与标准独立弦模型相比，绳效应如何影响重子和奇异粒子的产生？
• RQ4 高能pp碰撞中粒子比值的增强是否与弦干涉有关，而非等离子体形成？
• RQ5 弦相互作用的横向坐标空间表述是否能更好地描述高多重性pp事件？

主要发现

• 在DIPSY中引入绳结构后，900 GeV和7 TeV下的带电粒子伪快度分布的描述得到改善。
• 该模型在带电粒子横动量分布方面与数据的符合度更好，尤其在低pT区域。
• 在不同带电粒子多重性下，事件平均横动量均得到良好再现，表明动力学描述更加准确。
• 该模型成功增强了奇异重子和kaon的产生，与LHC pp数据中观测到的增强一致。
• 改进效果在如K0s/Λ等粒子比值中最为显著，这些比值对奇异数和重子产生机制敏感。
• 结果表明，绳效应——而非相变——可能是LHC能量下pp碰撞中奇异粒子产额增强的原因。