[論文レビュー] Quarkonium production in coherent pp/AA collisions and small-x physics

V. P. Gonçalves, M. V. T. Machado|ArXiv.org|Jun 19, 2007

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 3被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、パートンの飽和と核シャドウイング効果を組み込んだカラーレースコンデンゲート（CGC）形式を用いて、LHCエネルギーにおけるppおよびAA衝突における一貫性のあるクォーカーモニウム光子生成を研究している。特に、ボトムィオン（Υ）およびチャームィオン（J/ψ）において高い断面積を予測しており、PbPb衝突ではρ中間子に対して最大10.1 mbに達する。これは急速性ギャップと低い横運動量カットを用いることで明確なシグナルを提供する。

ABSTRACT

In this contribution we study the photoproduction of quarkonium in coherent proton-proton and nucleus-nucleus interactions at the LHC. The integrated cross sections and rapidity distributions are estimated using the Color Glass Condensate (CGC) formalism, which takes into account the parton saturation effects at high energies. Nuclear shadowing effects are also taken into account.

研究の動機と目的

• LHCエネルギーにおける一貫性のあるppおよびAA衝突におけるクォーカーモニウム生成を、カラーレースコンデンゲート（CGC）フレームワークを用いて調査すること。
• 高エネルギーにおける光子生成断面積の増幅に寄与するパートンの飽和と核シャドウイングの役割を評価すること。
• 一貫性のあるハドロン衝突におけるΥ(1S)光子生成の初の予測を提供すること。
• 急速性ギャップと低い横運動量カットを用いた、排他的なベクトル中間子生成の検出可能性を検討すること。
• 超端末的衝突における核効果が光核断面積に与える影響を定量化すること。

提案手法

• 電荷を帯びるハドロンからの光子フラックスをモデル化するための等価光子近似（EPA）を用い、dNγ/dωは単位エネルギーあたりの光子フラックスを表す。
• カラーダイポールアプローチを用いて前向き散乱振幅Nを計算し、非線形的および量子的効果を記述するCGC形式に組み込む。
• 小xにおける飽和効果を考慮するため、実験的モデル（参考文献[5,6]より）を用いてダイポール-ターゲット散乱断面積をパラメータ化する。
• A-A衝突におけるダイポール断面積を補正するため、核ターゲットにおける核シャドウイング効果を組み込む。
• 光子エネルギーの積分により全断面積を計算する：σ = ∫ dω (dNγ/dω) × σγh→Xh(Wγh²)。
• ダイポール断面積を用いて、ppおよびAA系におけるベクトル中間子（Υ、J/ψ、ρ、φ、ω）の急速性分布および全断面積を計算する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LHCエネルギーにおける一貫性のあるppおよびAA衝突におけるΥ(1S)光子生成の予測断面積は何か？
• RQ2 パートンの飽和と核シャドウイング効果は、ppと比較して核衝突における光子生成率にどのように影響するか？
• RQ3 等価光子フラックスは、ハドロン衝突における排他的なベクトル中間子生成の増幅に果たす役割は何か？
• RQ4 運動量カットを用いた場合、一貫性のあるクォーカーモニウム光子生成は、ハドロ生成と実験的に区別可能か？
• RQ5 一貫性のある状態におけるppおよびAA衝突におけるベクトル中間子の急速性分布は、どのように異なるか？

主な発見

• 一貫性のあるPbPb衝突におけるΥ(1S)生成の統合断面積は96 μbに達し、核効果によって顕著に増幅されている。
• 一貫性のあるPbPb衝突におけるρ(770)中間子の断面積は10.1 mbに達し、検出に適した高い生成率を示している。
• 一貫性のあるCaCa衝突におけるJ/ψ光子生成断面積は436 μbであり、核系において顕著な増幅が見られる。
• PbPb衝突におけるφ(1019)の予測断面積は998 mbであり、一貫性のある光子生成において軽い中間子が支配的であることを示している。
• ベクトル中間子の急速性分布は、一貫性のあるppおよびAA衝突において、CGC形式によってよく予測されており、軽いクォーカーモニウムと重いクォーカーモニウムの間に明確な差が見られる。
• 一貫性のある光子生成のシグナルは、2つの急速性ギャップと横運動量カットpT < 1 GeVを用いることで明確に分離可能と予想される。