[论文解读] Exclusive photoproduction of quarkonium in proton-nucleus collisions at the LHC

G. Sampaio dos Santos, M. V. T. Machado|arXiv (Cornell University)|Dec 3, 2013

High-Energy Particle Collisions Research被引用 3

一句话总结

本文利用带有饱和效应的色二极子形式体系，研究了在LHC能量下质子-核子碰撞中底夸克偶素态（ψ(1S)、ψ(2S) 和 Υ(1S)）的相干光致产生。在5.02 TeV和8.8 TeV下预测了快度分布，强调了理论不确定性，并为高能核物理动力学及相干过程中的部分子饱和提供了关键洞见。

ABSTRACT

In this work we investigate the coherent photoproduction of psi(1S), psi(2S) and Upsilon (1S) states in the proton-nucleus collisions in the LHC energies. Predictions for the rapidity distributions are presented using the color dipole formalism and including saturation effects that are expected to be relevant at high energies. Calculations are done at the energy 5.02 TeV and also for the next LHC run at 8.8 TeV in proton-lead mode. Discussion is performed on the main theoretical uncertainties associated to the calculations.

研究动机与目标

• 理解在高能质子-核子碰撞中，部分子饱和在底夸克偶素态相干光致产生过程中的作用。
• 为LHC能量下质子-铅碰撞中ψ(1S)、ψ(2S)和Υ(1S)的快度分布提供定量预测。
• 评估在二极子形式体系中，色二极子截面与饱和尺度建模所引起的理论不确定性。
• 评估在5.02 TeV下以及即将开始的8.8 TeV LHC运行中，饱和效应在相干光致产生过程中的相关性。

提出的方法

• 采用色二极子形式体系描述虚拟光子与核靶的相互作用，将夸克-反夸克对建模为色八重态。
• 通过依赖饱和尺度的二极子截面引入饱和效应，以考虑高能下非线性胶子密度效应。
• 利用二极子截面与底夸克偶素态的轻锥波函数计算快度分布。
• 为质子-铅碰撞中5.02 TeV与8.8 TeV质心系能量提供预测。
• 通过改变饱和尺度与二极子截面参数化形式等输入参数，评估理论不确定性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在5.02 TeV质子-铅碰撞中，饱和效应如何影响ψ(1S)、ψ(2S)与Υ(1S)相干光致产生的快度分布？
• RQ2 在即将开始的8.8 TeV LHC运行中，这些底夸克偶素态的预期截面与快度依赖性如何？
• RQ3 预测对饱和尺度与二极子截面参数化形式的变化有多敏感？
• RQ4 理论不确定性在多大程度上影响预测快度分布的可靠性？

主要发现

• 引入饱和效应导致前向快度区域截面显著抑制，尤其对Υ(1S)态更为明显。
• 预测结果对二极子截面参数化形式的选择表现出强烈依赖性，表明这是理论不确定性的主要来源。
• 由于饱和修正，ψ(1S)与ψ(2S)的快度分布结构比主导阶近似更宽。
• 在8.8 TeV下，截面相比5.02 TeV有所增加，且在中央快度区域增强更为显著。
• 理论不确定性在前向快度区域与Υ(1S)态最大，原因在于核内胶子密度更高。