[论文解读] $Υ$ production in p-Pb and Pb-Pb collisions with ALICE at the LHC

G. G. Fronzé|arXiv (Cornell University)|Dec 20, 2016

High-Energy Particle Collisions Research被引用 5

一句话总结

本文报告了ALICE实验在LHC的√sNN = 5.02 TeV下p-Pb和Pb-Pb碰撞中Υ(1S)产生的结果。通过μ⁺μ⁻对在μ子谱仪中的不变质量重建，测量了核修改因子RAA和RpPb，观察到Pb-Pb碰撞中具有中心度依赖性的抑制，以及在p-Pb碰撞中前向快度区域抑制的迹象，数据与包含能量损失和核阴影效应的模型一致，但尚未提供再生作用的明确证据。

ABSTRACT

ALICE (A Large Ion Collider Experiment) is devoted to the study of heavy-ion collisions at LHC energies. In such collisions a deconfined state of nuclear matter, the Quark-Gluon Plasma (QGP), is formed. Due to their early production, quarkonium states are good probes to study the QGP evolution. Such states are affected by suppression mechanisms which lead to reduced yields with respect to pp and p-Pb collisions, while regeneration phenomena might lead to an enhancement of their production. The latter effects are expected to be negligible at LHC for bottomonium states. The recent ALICE results on $Υ$ production in Pb-Pb collisions at $\sqrt{s_{ m NN}}=5.02\; m{T}e m{V}$ will be presented and compared with previous measurements at $\sqrt{s_{ m NN}}=2.76\; m{T}e m{V}$. A comparison with theoretical calculations will be performed as well. Results obtained in p-Pb collisions at $\sqrt{s_{ m NN}}=5.02\; m{T}e m{V}$ will also be discussed.

研究动机与目标

• 研究在√sNN = 5.02 TeV下p-Pb和Pb-Pb碰撞中Υ(1S)的产生，通过夸克胶子浆（QGP）中夸克胶子束缚态抑制机制探究QGP的性质。
• 研究冷核物质（CNM）效应、能量损失以及在LHC能量下底夸克胶子束缚态产生中可能的再生作用。
• 将实验测得的RAA和RpPb与包含核阴影效应、能量损失和流体动力学效应的理论模型进行比较。
• 通过将√sNN = 5.02 TeV下的结果与之前在2.76 TeV下的测量结果进行比较，评估Υ(1S)抑制的能源依赖性。

提出的方法

• 通过ALICEμ子谱仪中检测到的μ⁺μ⁻对的不变质量拟合重建Υ(1S)，使用与μ子触发系统匹配的轨迹。
• 应用动量切片：−4 < ημ < −2.5，pTμ ≥ 2 GeV/c，且17.6 cm < Rabs < 89.5 cm，以优化信背比。
• 采用结合扩展Crystal Ball函数（用于共振态）与经验背景（双指数、单指数或幂律）的拟合函数，提取信号产额。
• 使用核修改因子公式计算RAA：RAA = NAA / (⟨TAA⟩ · σpp)，其中σpp通过LHCb和ALICE在√s = 2.76、7和8 TeV下的数据插值得到。
• 通过Glauber拟合V0探测器原始信号幅度估计中心度。
• 将结果与包含能量损失（Emerick）、核阴影效应（Zhou）和流体动力学效应（Strickland）的理论模型进行比较，通过调整η/s和级联衰减分数等参数评估不确定性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在√sNN = 5.02 TeV下，p-Pb碰撞中Υ(1S)的产生是否表现出抑制？若存在，是否与冷核物质效应一致？
• RQ2 在√sNN = 5.02 TeV下，Pb-Pb碰撞中Υ(1S)的RAA如何随中心度和快度变化？与2.76 TeV下的数据相比有何差异？
• RQ3 包含能量损失、核阴影效应和再生作用的理论模型在多大程度上能再现观测到的Υ(1S)抑制模式？
• RQ4 基于观测到的RAA趋势，在LHC能量下Pb-Pb碰撞中是否存在Υ(1S)再生的证据？

主要发现

• 在√sNN = 5.02 TeV下Pb-Pb碰撞中测得的Υ(1S)产额为1107 ± 70（统计）± 43（系统）个重建介子，相比2.76 TeV测量结果统计量提升了十倍。
• 在Pb-Pb碰撞中观察到RAA具有显著的中心度依赖性，RAA在更中心的碰撞中减小，与之前2.76 TeV的结果一致。
• 在√sNN = 5.02 TeV下测得的RAA值系统性高于2.76 TeV下的值，但在不确定度范围内相容，表明抑制效应中未表现出明确的能量层级关系。
• 在p-Pb碰撞的前向快度区域观察到抑制的迹象，而在后向快度区域未见显著抑制，所有测试模型在不确定度范围内均与数据相容。
• Pb-Pb碰撞中RAA的快度依赖性显示从高y到低y的上升趋势，与2.76 TeV数据无显著偏离，尽管斜率存在一些张力，但与Strickland模型在不确定度范围内一致。
• 无法对再生作用的存在做出确凿结论，因为包含和不包含再生作用的模型均在各自不确定度带内再现了实验数据。