[论文解读] Constraining the ${\overline{ extrm{K}}}{ extrm{N}}$ coupled channel dynamics using femtoscopic correlations at the LHC

Acharya, Shreyasi, Adamova, Dagmar+1054 more|arXiv (Cornell University)|May 30, 2022

High-Energy Particle Collisions Research被引用 1

一句话总结

本研究利用在√sNN = 5.02 TeV的pp、p–Pb和Pb–Pb碰撞以及√s = 13 TeV的pp碰撞中K−p对的阿秒相关性，对KN系统的耦合道动力学进行约束，特别是对非弹性道K⁰n和πΣ的分析。通过将实验数据与手征有效场论势进行比较，并引入一种新颖的方法，利用热力学模型的产额和爆发波运动学来估算转换权重ω，分析发现当前模型对K⁰n道耦合的估计偏低，而πΣ道耦合则被良好再现。

ABSTRACT

The interaction of $ m{K}^{-}$ with protons is characterised by the presence of several coupled channels, systems like ${ m \overline{K}^0}$n and $πΣ$ with a similar mass and the same quantum numbers as the $ m{K}^{-}$p state. The strengths of these couplings to the $ m{K}^{-}$p system are of crucial importance for the understanding of the nature of the $Λ(1405)$ resonance and of the attractive $ m{K}^{-}$p strong interaction. In this article, we present measurements of the $ m{K}^{-}$p correlation functions in relative momentum space obtained in pp collisions at $\sqrt{s}~=~13$ TeV, in p-Pb collisions at $\sqrt{s_{\mathrm{NN}}}~=~5.02$ TeV, and (semi)peripheral Pb-Pb collisions at $\sqrt{s_{\mathrm{NN}}}~=~5.02$ TeV. The emitting source size, composed of a core radius anchored to the $ m{K}^{+}$p correlation and of a resonance halo specific to each particle pair, varies between 1 and 2 fm in these collision systems. The strength and the effects of the ${ m \overline{K}^0}$n and $πΣ$ inelastic channels on the measured $ m{K}^{-}$p correlation function are investigated in the different colliding systems by comparing the data with state-of-the-art models of chiral potentials. A novel approach to determine the conversion weights $ω$, necessary to quantify the amount of produced inelastic channels in the correlation function, is presented. In this method, particle yields are estimated from thermal model predictions, and their kinematic distribution from blast-wave fits to measured data. The comparison of chiral potentials to the measured $ m{K}^{-}$p interaction indicates that, while the $πΣ- m{K}^{-}$p dynamics is well reproduced by the model, the coupling to the ${ m \overline{K}^0}$n channel in the model is currently underestimated.

研究动机与目标

• 利用阿秒相关性约束K−p系统的非弹性耦合道动力学，特别是K⁰n和πΣ道的贡献。
• 解决目前缺乏对K−p到K⁰n耦合强度的实验约束的问题，尽管已有理论预测，但该参数仍难以确定。
• 开发并应用一种新颖的方法，用于估算量化相关函数中非弹性道贡献的转换权重ω。
• 将来自不同碰撞系统（pp、p–Pb、Pb–Pb）的阿秒数据与最先进的手征势进行比较，以检验理论模型。
• 通过探测KN相互作用中亚阈值非弹性道的作用，深化对Λ(1405)共振态结构的理解。

提出的方法

• 在√sNN = 5.02 TeV的p–Pb和Pb–Pb碰撞中，对三个中心度区间内的K−p和K+p相关函数进行测量，覆盖相对动量空间；在√s = 13 TeV的最小截面pp碰撞中进行测量。
• 将发射源建模为一个核心区域，其半径由K+p数据锚定，外加每个道对特有的共振晕，源尺寸在1至2 fm之间。
• 利用热力学模型预测的粒子产额和爆发波拟合动量分布，估算非弹性道的转换权重ω。
• 将测量的相关函数与包含KN、K⁰n和πΣ系统耦合道动力学的手征有效场论势进行比较。
• 在所有系统中采用一致的分析框架，包括对pp数据重新分析时对有限动量分辨率的修正。
• 采用一种新颖的ω估算方法，将粒子产额率和运动学特性与相关函数中非弹性贡献的强度关联起来。

实验结果

研究问题

• RQ1 在不同碰撞系统（pp、p–Pb、Pb–Pb）中，阿秒K−p相关函数在多大程度上约束了K⁰n和πΣ道的非弹性耦合强度？
• RQ2 当前手征势模型在多大程度上准确描述了测量的K−p相关函数，特别是在亚阈值区域？
• RQ3 从阿秒数据和ω加权推断，K⁰n道对K−p相互作用的定量贡献是多少？
• RQ4 相关函数对非弹性道的敏感性如何随源尺寸和碰撞中心度变化？
• RQ5 所观测的相关函数形状是否能由现有理论模型解释，还是存在K⁰n耦合被低估的证据？

主要发现

• 在√s = 13 TeV的pp碰撞中，K−p相关函数对短程动力学表现出强烈敏感性，提供了K⁰n道开启的首个直接证据。
• 分析表明，当前手征势模型中K⁰n道的耦合强度被低估，因为测量的相关函数要求的非弹性贡献大于理论预测。
• πΣ道的耦合被理论模型良好再现，表明该主要非弹性道的数据与预测一致。
• 成功利用热力学模型产额和爆发波运动学估算出非弹性道的转换权重ω，从而实现与模型的定量比较。
• 三种碰撞系统中的源尺寸在1至2 fm之间，K+p相关函数锚定了核心半径，而共振晕则反映了各对道的特定动力学。
• 外围Pb–Pb和p–Pb碰撞中的阿秒信号证实，在距离超过5 fm时，K⁰n和πΣ贡献可忽略，验证了利用短程相关性探测强相互作用动力学的有效性。