[论文解读] Two-particle Bose-Einstein correlations in pp collisions at ${\sqrt{s} = 13}$ TeV measured with the ATLAS detector at the LHC

ATLAS Collaboration|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2022

High-Energy Particle Collisions Research被引用 1

一句话总结

本研究利用ATLAS探测器，在√s = 13 TeV的pp碰撞中测量了两粒子玻色-爱instein关联，采用低亮度数据与高多重性触发条件，分析了同号带电粒子对。结果表明，在高多重性（超过100）时，BEC源半径趋于饱和并独立于带电粒子多重性，无论粒子对的横向动量如何，这证实了此前在较低能量下观测到的现象。

ABSTRACT

This paper presents studies of Bose-Einstein correlations (BEC) in proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of 13 TeV, using data from the ATLAS detector at the CERN Large Hadron Collider. Data were collected in a special low-luminosity configuration with a minimum-bias trigger and a high-multiplicity track trigger, accumulating integrated luminosities of 151 $μ$b$^{-1}$ and 8.4 nb$^{-1}$ respectively. The BEC are measured for pairs of like-sign charged particles, each with $|η|$ < 2.5, for two kinematic ranges: the first with particle $p_T$ > 100 MeV and the second with particle $p_T$ > 500 MeV. The BEC parameters, characterizing the source radius and particle correlation strength, are investigated as functions of charged-particle multiplicity (up to 300) and average transverse momentum of the pair (up to 1.5 GeV). The double-differential dependence on charged-particle multiplicity and average transverse momentum of the pair is also studied. The BEC radius is found to be independent of the charged-particle multiplicity for high charged-particle multiplicity (above 100), confirming a previous observation at lower energy. This saturation occurs independent of the transverse momentum of the pair.

研究动机与目标

• 研究在√s = 13 TeV下的高多重性质子-质子碰撞中的玻色-爱instein关联（BEC）。
• 检查BEC参数——源半径与关联强度——对带电粒子多重性和粒子对横向动量的依赖性。
• 检验在高多重性下BEC源半径趋于饱和的现象是否在13 TeV下依然成立，该现象此前已在较低能量下被观测到。
• 研究BEC对多重性和粒子对平均横向动量的双微分依赖性。
• 利用积分亮度151 μb⁻¹和8.4 nb⁻¹，在高多重性区域提供BEC参数的精确测量。

提出的方法

• 数据通过最小bias触发和高多重性轨迹触发在低亮度LHC配置下采集。
• 选择满足|η| < 2.5且横向动量阈值分别为100 MeV和500 MeV的同号带电粒子对。
• 通过分析粒子对的相对动量分布，提取玻色-爱instein关联函数。
• 利用高斯源模型对关联函数进行拟合，提取源半径和关联强度。
• 系统研究了BEC参数对带电粒子多重性（最高达300）和平均粒子对横向动量（最高达1.5 GeV）的依赖性。
• 进行了双微分分析，以研究多重性与粒子对横向动量的联合依赖性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在13 TeV的pp碰撞中，玻色-爱instein关联源半径如何随带电粒子多重性变化？
• RQ2 在13 TeV下是否观察到高多重性时BEC源半径趋于饱和，且与低能量下的先前结果一致？
• RQ3 粒子对的横向动量如何影响不同多重性区域的BEC参数？
• RQ4 BEC源半径对多重性和平均粒子对横向动量的双微分依赖性如何？
• RQ5 在高多重性事件中，关联强度是否随多重性和横向动量系统性变化？

主要发现

• 当多重性超过100时，BEC源半径保持恒定且与带电粒子多重性无关。
• 无论粒子对的横向动量如何，高多重性下源半径趋于饱和的现象均被观测到。
• 该结果证实了此前在较低质心系能量下观测到的行为，将其有效性扩展至13 TeV。
• 在低重多重性区域，关联强度和源半径均依赖于粒子对的平均横向动量。
• 测量使用了151 μb⁻¹和8.4 nb⁻¹的积分亮度，确保了高多重性分析的足够统计量。
• 双微分分析显示，无论粒子对的横向动量范围如何，源半径在高多重性下均趋于稳定。