[논문 리뷰] Large t diffractive rho-meson photoproduction with target dissociation in ultraperipheral pA and AA collisions at LHC

L. Frankfurt, M. Strikman외 1명|ArXiv.org|2006. 12. 06.

High-Energy Particle Collisions Research참고 문헌 9인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 LHC에서의 초고에너지 pA 및 AA 충돌에서 빠르기도 갭을 가진 큰 t의 분열성 ρ-메손 광생성 현상을 통해, HERA의 해석 능력을 10배 넘어서는 넓은 범위(10³ < s < 10⁶ GeV²)에서 소형 두피질 파arton 산란 단면적의 에너지 의존성을 조사하는 것을 제안한다. 이는 농축된 핵물질에서의 높은 두께 효과와 핵물질 A-의존성 및 억제 효과를 통해 블랙 디스크 영역의 시작과 높은 두께 효과를 직접적으로 접근할 수 있음을 보여준다.

ABSTRACT

We demonstrate that study of large t vector meson photoproduction with rapidity gaps in ultraperipheral proton-ion and ion-ion collisions at LHC would allow to investigate the energy dependence of cross section of elastic scattering of a small dipole off the parton over a wide range of energies $10^3 &lt; s_{dipole - parton} &lt; 10^6 GeV^2$ where this cross section is expected to change by a factor $\ge 20$. The accessible energy range exceeds the one reached at HERA by a factor of 10 both in $γp$ and in $γA$ scattering. In addition, study of A-dependence of this process will allow to determine the t range where interaction of small dipoles gives the dominant contribution and to investigate effects of absorption for the propagation of ultrarelativistic small $q\bar q$ dipoles through the nuclear media and probe in a novel way onset of the black disk regime.

연구 동기 및 목표

• HERA에서 접근할 수 없는 큰 t 영역에서 소형 두피질 파arton 산란 단면적의 에너지 의존성을 조사하기 위해.
• 광생성률의 A-의존성을 통해 핵물질 매질에서의 색 투명성에서 색 투명도로의 전이를 조사하기 위해.
• pA 및 AA 초고에너지 충돌에서의 빠르기도 갭 과정을 통해 고에너지 QCD에서 블랙 디스크 영역의 시작을 연구하기 위해.
• 측정 가능한 단면적 변화를 통해 두피질-핵 상호작용에서의 주요 두께 효과와 높은 두께 효과의 상호작용을 시험하기 위해.

제안 방법

• 색 두피질 모형과 벡터 우세 모형을 사용하여 LHC 에너지에서 초고에너지 pA 및 AA 충돌에서 큰 t의 분열성 ρ-메손 광생성 현상을 모델링하기 위해.
• 쿼크 및 글루온에 대한 탄성 산란 진폭의 비탄성 합산을 통해 단면적을 계산하고, t에 의존하는 두피질 단면적을 적용하기 위해.
• Glauber-Gribov 다중 산란 및 핵물질 그림자 효과 보정을 적용하여 농축된 핵물질에서의 흡수 효과를 고려하기 위해.
• 실제 탐측 조건을 모의하기 위해 분해된 시스템 질량 MX에 대한 두 가지 운동학적 제약 조건을 적용: MX ≤ 0.1Wγp 또는 고에너지에서 고정된 MX ≤ 5 GeV.
• 흡수 효과를 포함한 전체 Glauber-Gribov 접근법과 인과적 근사(색 투명도)를 비교하여 높은 두께 효과를 분리하기 위해.
• LHC 루미노시티(예: ArAr의 경우 1 μb⁻¹s⁻¹, PbPb의 경우 10⁻³ μb⁻¹s⁻¹)를 사용하여 카운팅률을 추정하여 실험적 타당성을 평가하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 LHC에서 접근 가능한 운동역학 범위에서 큰 운동량 전달 t 영역에서 소형 두피질 파arton 산란 진폭의 에너지 의존성은 어떻게 변화하는가?
• RQ2 큰 t의 ρ-메손 광생성에서의 A-의존성은 무엇이며, 색 투명도에서 색 투명도로의 전이를 어떻게 드러내는가?
• RQ3 핵물질 그림자 효과와 다중 산란은 초고에너지 핵물질 초고에너지 충돌에서 단면적을 얼마나 억제하는가? 이는 t에 따라 어떻게 달라지는가?
• RQ4 주요 두께 효과와 높은 두께 효과의 상호작용은 빠르기도 갭과 단면적의 t-의존성에서 어떻게 나타나는가?
• RQ5 이러한 과정에서의 단면적의 t-의존성과 A-의존성으로 블랙 디스크 영역의 시작을 조사할 수 있는가?

주요 결과

• LHC의 초고에너지 충돌에서의 에너지 범위는 HERA를 초월하여 두피질-파arton 산란에 대해 10³ < s < 10⁶ GeV²의 범위를 커버한다.
• PbPb 충돌의 경우, 다중 산란 및 그림자 효과로 인해 핵물질 억제로 단면적이 10배 이상 감소할 수 있다.
• 강한 스크리닝 조건에서도 -t ~ 10 GeV²까지 측정 가능한 카운팅률이 예상되며, 이는 스크리닝 효과가 t가 증가함에 따라 어떻게 감소하는지 연구할 수 있음을 의미한다.
• 단면적의 A-의존성은 서로 다른 영역을 드러낸다: 낮은 t에서는 부드러운 동역학, 중간 t에서는 색 투명도, 고에너지 Wγp에서는 색 투명도의 영역이다.
• Glauber-Gribov 보정을 포함할 경우 인과적 근사에 비해 단면적이 크게 감소하며, 이는 높은 두께 효과의 중요성을 강조한다.
• 이론적 카운팅률은 높은 편이며(예: -t = 5 GeV²에서 PbPb의 경우 약 10⁻³ μb⁻¹s⁻¹), 두피질-핵 상호작용의 세밀한 실험적 연구가 가능하다.