[论文解读] Cold Nuclear Matter Effects on Open and Hidden Heavy Flavor Production at the LHC

R. Vogt|arXiv (Cornell University)|Aug 6, 2015

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 2被引用 5

一句话总结

本文研究了在LHC的√sNN = 5.02 TeV p+Pb碰撞中，冷核物质（CNM）对开放底夸克和隐性底夸克态产生影响，重点分析了核遮蔽、部分子能量损失和$k_T$展宽。利用EPS09核部分子分布函数和NLO pQCD计算，结果表明核遮蔽主导了核修改因子$R_{p\text{Pb}}$，但介质中的$k_T$展宽可抵消此效应，且数据不确定性允许存在增强展宽的场景。

ABSTRACT

We discuss a number of cold nuclear matter effects that can modify open heavy flavor and quarkonium production in proton-nucleus collisions and could thus also affect their production in nucleus-nucleus collisions, in addition to hot quark-gluon plasma production. We show some results for $p+$Pb collisions at sqrt s = 5 TeV at the LHC.

研究动机与目标

• 通过研究√sNN = 5.02 TeV的p+Pb体系，将冷核物质效应与夸克-胶子等离子体效应分离，以理解重离子碰撞中的物理机制。
• 评估核遮蔽、部分子能量损失和$k_T$展宽在改变开放与隐性粲偶素产生中的作用。
• 使用EPS09 NLO核PDF和可变的碎片化参数，将D介子的$R_{p\text{Pb}}$理论预测与ALICE数据进行比较。
• 评估介质中增强的$k_T$展宽是否能抵消由遮蔽引起的抑制效应，如数据不确定性所暗示的那样。

提出的方法

• 使用EPS09 NLO和LO核胶子分布（铅，A=208）来建模核部分子密度的修改。
• 在√sNN = 5.02 TeV的p+Pb碰撞中，应用NLO pQCD计算$J/\psi$和D介子的产生。
• 通过p+Pb与pp微分截面之比并归一化于核厚度$T_{p\text{Pb}}$，计算核修改因子$R_{p\text{Pb}}(y,p_T)$。
• 通过在碎片化函数中引入横向动量涨落$k_T^2$来纳入$k_T$展宽，通过改变其值来测试敏感性。
• 使用Peterson碎片化函数并调节$\epsilon_c$以模拟底夸克向D介子的碎片化，测试$\epsilon_c = 0.06$和$\epsilon_c = 0.008$两种情形。
• 将结果与ALICE关于$D^0$、$D^+$、$D^{*}$及其反粒子在$p_T$平均后的$R_{p\text{Pb}}$数据进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 在√sNN = 5.02 TeV的p+Pb碰撞中，核遮蔽与$k_T$展宽如何共同影响D介子的$R_{p\text{Pb}}$比值？
• RQ2 介质中增强的$k_T$展宽在多大程度上能抵消核遮蔽对$R_{p\text{Pb}}$造成的抑制效应？
• RQ3 不同Peterson碎片化参数$\epsilon_c$的选择如何影响$R_{p\text{Pb}}$的$p_T$依赖性？
• RQ4 改变$k_T^2$值（从0到1.92 GeV²）对理论与ALICE数据一致性有何影响？
• RQ5 在$p+Pb$中观测到的$R_{p\text{Pb}}$数据不确定性是否能容纳$p+Pb$中$k_T$展宽显著增强而$pp$中不增强的场景？

主要发现

• 如EPS09 NLO PDF所描述的核遮蔽，是低至中等$p_T$下D介子$R_{p\text{Pb}}$抑制的主要效应。
• 当$k_T$展宽设为零且$\epsilon_c = 0.06$时，理论计算的$R_{p\text{Pb}}$在不确定度范围内与ALICE数据一致。
• 将$\epsilon_c$减小至0.008会软化碎片化函数，当与$k_T^2 = 1.46$ GeV²结合时，模型仍与数据一致。
• 在$p+Pb$中采用增强的$k_T^2 = 1.92$ GeV²且$\epsilon_c = 0.008$（但$pp$中不增强）的场景，其$R_{p\text{Pb}}$比值仍与ALICE数据一致，表明此类展宽可能抵消遮蔽效应。
• 黑色点线曲线假设$p+Pb$中固有$k_T$涨落大于$pp$，表明增强展宽可减轻抑制效应，但由于数据不确定性较大，尚无明确偏好。
• 结果表明，尽管遮蔽效应重要，$k_T$展宽和碎片化参数仍是解释$R_{p\text{Pb}}$数据的关键不确定性因素，亟需结合LHC数据开展新的全局分析。