[论文解读] Pomeron and Odderon Contributions at LHC Energies

C. Merino, C. Pajares+2 more|arXiv (Cornell University)|Jul 19, 2010

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 5被引用 6

一句话总结

该论文将夸克-胶子弦模型（QGSM）应用于Regge理论，分析了LHC在√s = 900 GeV和7 TeV下的pp碰撞首组数据。它预测了由Pomeron主导的包括粒子产额，并发现ALICE数据与Oddyeron贡献极小或可忽略的情况一致，表明在LHC能量下其耦合被强烈抑制。

ABSTRACT

We consider the first LHC data for pp collisions in the framework of Regge theory. The integral cross sections and inclusive densities of secondaries are determined by the Pomeron exchange, and we present the corresponding predictions for them. The first measurements of inclusive densities in midrapidity region are in agreement with these predictions. The possible contribution of Odderon (Reggeon with alpha(Odd)(0) ~ 1 and negative signature) exchange to the differences in the inclusive spectra of particle and antiparticle in the central region could be significant at LHC energies. The first data of ALICE Collaboration are consistent with a very small Odderon contribution. Probably, further LHC data will definitely settle the question of the Odderon existence.

研究动机与目标

• 测试在较低能量下固定参数的夸克-胶子弦模型（QGSM）在首组LHC数据中的有效性。
• 评估Pomeron交换在描述LHC能量下总截面和非弹性截面以及包括粒子谱中的作用。
• 评估具有αOd(0) ≈ 1和负签名特性的Odderon——对中 rapidity 区域的粒子-反粒子不对称性的影响。
• 确定ALICE和LHCb的实验数据是否能区分Odderon与ω-Reggeon对反粒子/粒子比值的贡献。
• 在QGSM框架内预测√s = 900 GeV、7 TeV和14 TeV下的次级粒子和反粒子在中 rapidity 区域的产额。

提出的方法

• 使用Regge理论，以Pomeron交换（正签名，αP(0) ≈ 1）作为总截面和非弹性截面的主要贡献。
• 基于双重拓扑幺正化和Regge现象学，应用夸克-胶子弦模型（QGSM）通过碎片化函数计算包括粒子谱。
• 在散射振幅A(s,t)中引入签名因子η(Θ)，以区分正签名（Pomeron）与负签名（Odderon，ω-Reggeon）交换。
• 通过反粒子与粒子谱之比，评估Odderon交换（αOd(0) ≈ 1，负C宇称）对中 rapidity 区域粒子-反粒子不对称性的影响。
• 将QGSM在√s = 900 GeV、7 TeV和14 TeV下对中 rapidity 区域产额dn/dy（|y| < 0.5）的预测与ALICE合作组数据进行比较。
• 分析赝快度（η）对反质子/质子和反Λ/Λ比值的依赖性，以探测不同能量下的Odderon效应。

实验结果

研究问题

• RQ1 在较低能量下固定参数的QGSM能否准确描述LHC在√s = 900 GeV和7 TeV下的pp碰撞首组数据？
• RQ2 在LHC能量下，pp碰撞中 rapidity 中央区域的粒子-反粒子不对称性中，Odderon贡献的大小如何？
• RQ3 ALICE合作组在√s = 900 GeV和7 TeV下测量的反质子/质子比值是否支持显著的Odderon交换？
• RQ4 中 rapidity 区域观测到的粒子-反粒子不对称性是否与ω-Reggeon贡献一致，还是需要非零的Odderon耦合？
• RQ5 在QGSM框架下，次级粒子和反粒子的预测谱如何随能量和赝快度变化？

主要发现

• 在√s = 900 GeV和7 TeV下，QGSM对包括粒子产额的预测与首组LHC数据高度一致，支持在较低能量下固定参数的稳定性。
• 在√s = 7 TeV下，带电π介子的中 rapidity 产额预测为2.32，π⁺与π⁻之间差异极小（2.32 vs. 2.31），与微小电荷不对称性一致。
• 在√s = 7 TeV下，反质子/质子比值预测为0.16，ALICE数据（0.991 ± 0.005）与ω-Reggeon贡献一致，但与大Odderon耦合不一致。
• ALICE在√s = 900 GeV和7 TeV下测得的¯p/p比值分别为0.957 ± 0.014和0.991 ± 0.014，与大Odderon贡献（αSJ = 0.9）不一致，表明Odderon耦合被强烈抑制。
• QGSM预测在√s = 7 TeV下¯Λ/Λ比值为0.08，¯p/p和¯Λ/Λ比值的赝快度依赖性预测显示与单位值的小偏差，与Odderon效应极小一致。
• 理论证据仅来自H1合作组在√s ≈ 100 GeV下的两点（¯p/p和¯Λ/Λ），但由于误差棒过大，统计上不显著，需更多LHC数据才能最终解决Odderon问题。