[论文解读] CGC/saturation approach for soft interactions at high energy: long range rapidity correlations

E. Gotsman, E. Levin+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 18, 2015

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 48被引用 5

一句话总结

本文提出了一种基于CGC/饱和度的模型，用以解释高能软强子相互作用中大范围、长程快速度相关性。通过在双通道模型中引入修正的BFKL Pomeron格林函数，该方法预测了相关函数R(y₁,y₂) ≥ 1，且与快速度无关，表明密集部分子物质中存在强吸引力，与√s = 7 TeV时ATLAS和CMS LHC数据具有良好的一致性。

ABSTRACT

In this paper we continue our program to build a model for high energy soft interactions, that is based on the CGC/saturation approach.The main result of this paper is that we have discovered a mechanism that leads to large long range rapidity correlations, and results in large values of the correlation function $R\Lb y_1,y_2\Rb \,\geq \,1$, which is independent of $y_1$ and $ y_2$. Such behaviour of the correlation function, provides strong support for the idea, that at high energies the system of partons that is produced, is not only dense, but also has strong attractive forces acting between the partons.

研究动机与目标

• 基于CGC/饱和度框架构建高能软相互作用的理论模型，避免使用蒙特卡洛模拟。
• 通过引入BFKL Pomeron微积分，将CGC/饱和度方法与 diffractive（边缘）物理相协调。
• 解释LHC数据中观测到的大范围长程快速度相关性的起源，特别是在包含型和边缘过程中的表现。
• 通过ATLAS和CMS在√s = 7 TeV下的实验数据，检验该模型的预测能力。
• 探究密集物质中部分子之间的强吸引力是否可解释观测到的相关性结构。

提出的方法

• 该模型使用从非线性Balitsky-Kovchegov（BK）方程在MPSI近似下求解所得的修正BFKL Pomeron格林函数。
• 格林函数通过饱和尺度和影响参数依赖性的参数化形式引入饱和效应。
• 采用双通道模型描述边缘产生过程，将复杂的边缘态替换为单个有效态。
• 利用Mueller图技术计算相关函数R(y₁,y₂)，同时考虑长程和短程相关性的贡献。
• 短程相关性采用具有参数a = 0.7和Δ = 2的唯象形式建模，而长程相关性则源自修正的Pomeron振幅。
• 通过结合来自修正Pomeron的长程相关性和来自部分子喷注的短程贡献，使模型拟合实验数据。

实验结果

研究问题

• RQ1 CGC/饱和度框架是否能在不依赖蒙特卡洛模拟的前提下，产生高能软相互作用中的大范围、长程快速度相关性？
• RQ2 LHC数据中观测到的R(y₁,y₂) ≥ 1行为的起源是什么？是否可由密集部分子物质中的强吸引力解释？
• RQ3 与标准软Pomeron模型相比，引入修正的BFKL Pomeron格林函数如何影响相关性结构？
• RQ4 该模型在多强相关性方面对ATLAS和CMS在√s = 7 TeV下的数据描述程度如何？
• RQ5 为何该模型中相关函数与y₁和y₂无关？这关于产生部分子系统的动力学特性意味着什么？

主要发现

• 该模型预测在高能下存在大范围、长程快速度相关性，且R(y₁,y₂) ≥ 1，与y₁和y₂的具体取值无关。
• 长程相关函数源于修正的BFKL Pomeron格林函数的结构，这是该模型中理论最可靠的组成部分。
• 该模型在包含短程相关性时，能合理再现ATLAS在√s = 7 TeV下的多强相关性数据。
• 该模型中的相关值与实验测得的前向-后向相关性值0.666 ± 0.011（|η| < 2.5范围）高度一致。
• 在W = 13 TeV下的预测显示相关性随能量增加而增强，表明在更高能量下长程效应的作用将更加显著。
• 该模型在描述大范围相关性方面的成功，与预测相关性依赖于y₁,y₂的软Pomeron模型形成鲜明对比，凸显了密集物质中强部分子吸引力的重要性。