[論文レビュー] Reference heavy flavour cross sections in pp collisions at sqrt(s) = 2.76 TeV, using a pQCD-driven sqrt(s)-scaling of ALICE measurements at sqrt(s) = 7 TeV

R. Averbeck, N. Bastid+4 more|arXiv (Cornell University)|Jul 16, 2011

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 50

ひとこと要約

本稿では、LHCで2.76 TeVのpp衝突における重いフレーバーの断面積を、ALICEが測定した7 TeVの予備的データにFONLL計算に基づくpQCD駆動の√sスケーリングを適用することで提示している。この手法により、Dメソンでは低pₜ（<2 GeV/c）で40%の不確実性、高pₜでは10%未塔を達成し、1.96 TeVでのCDFデータと比較することで妥当性が確認され、Pb–Pb衝突における核子修飾係数（RAA）研究の信頼できる基準として有効である。

ABSTRACT

We provide a reference in proton-proton collisions at the energy of the Pb-Pb 2010 run at the LHC, sqrt(s) = 2.76 TeV, for the pt-differential production cross section of D0, D+, and D*+ mesons in |y| &lt; 0.5, of electrons from heavy flavour decays in |y| &lt; 0.9, and of muons from heavy flavour decays in 2.5 &lt; y &lt; 4. The reference is obtained by applying a pQCD-driven scaling (based on the FONLL calculation) to ALICE preliminary data at sqrt(s) = 7 TeV. In order to validate the procedure, we scale the D meson cross section to sqrt(s) = 1.96 TeV and compare to the corresponding measurements from the CDF experiment.

研究の動機と目的

• LHCの2010年Pb–Pb衝突実験で用いられるエネルギーである√s = 2.76 TeVにおけるpp衝突での重いフレーバー生成断面積の信頼できる基準を確立すること。
• Pb–Pb衝突における核子修飾係数（R_AA）解析において、pp断面積を基準とする必要性に対処すること。
• Tevatronの√s = 1.96 TeVでの既存データを用いて、pQCD駆動の√sスケーリング手順の妥当性を検証すること。
• クォーク質量およびQCDスケールの変動に起因するスケーリング手順における理論的不確実性を定量化すること。

提案手法

• FONLL pQCD計算を用いて、√s = 7 TeVから√s = 2.76 TeVへの重いフレーバー生成断面積のスケーリング要因を計算する。
• 因子化スケール（μ_F）および摂動的スケール（μ_R）および重クォーク質量（m_c, m_b）の異なるパラメータセットに対して、2.76 TeVと7 TeVにおけるFONLL予測の比を計算することでスケーリング要因を導出する。
• ALICEが7 TeVで測定したD⁰、D⁺、D⁎⁺メソンおよび重クォーク崩壊からの電子・ミューオンの断面積を、中央値のFONLL予測に基づいてスケーリングする。
• 系統的不確実性は、クォーク質量およびスケールの異なる組み合わせにおけるスケーリング要因のばらつきを評価することで算出し、全不確実性帯はこれらの変動の包絡線として得る。
• ALICEのDメソン断面積を√s = 1.96 TeVにスケーリングし、CDF測定と比較することで手順の妥当性を検証した。結果として良好な一致が得られた。
• 最終的な2.76 TeVにおける参考断面積は、FONLLに基づくスケーリング要因をALICEの7 TeV測定値に適用することで得られる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 pQCDに基づくFONLL計算は、7 TeVから2.76 TeVへの重いフレーバー生成断面積の√sスケーリングを信頼できるものとして提供できるか？
• RQ2 スケーリング要因は、因子化および摂動的スケール、および重クォーク質量の変動に対してどの程度感度を示すか？
• RQ3 √sスケーリング手順は、1.96 TeVでの既知の測定（例：CDFデータ）をどの程度正確に再現できるか？
• RQ4 Dメソンおよび重クォーク崩壊からのレプトンにおけるスケーリング要因の理論的不確実性の大きさとpₜ依存性は何か？
• RQ5 スケーリング要因の不確実性は、最終的な2.76 TeVにおける参考断面積にどのように伝搬されるか？

主な発見

• FONLLに基づく√sスケーリング手順により、Dメソンではpₜ = 0–6 GeV/cの範囲でスケーリング要因が約0.5から約0.2に減少し、高pₜで飽和する。
• Dメソンのスケーリング要因における系統的不確実性は、pₜ < 2 GeV/cで約40%に達し、高pₜでは10%未満に低下する。
• 重クォーク崩壊からの電子では、pₜ > 1 GeV/cでスケーリング要因の不確実性が1%未塔、低pₜで最大で約5%に達する。
• 重クォーク崩壊からのミューオンでは、pₜ < 2 GeV/cでスケーリング要因の不確実性が約40%、pₜ > 2 GeV/cでは10%未塔に低下する。
• √s = 1.96 TeVでのCDFデータとの照合により、良好な一致が得られ、スケーリング手法の信頼性が裏付けられた。
• 最終的な参考断面積は、|y| < 0.5におけるD⁰、D⁺、D⁎⁺メソン、|y| < 0.9における電子、2.5 < y < 4におけるミューオンについて提供され、Pb–Pb研究における一貫性のあるRAA比較を可能にする。