[论文解读] Forward $J/ψ$ and $D$ meson nuclear suppression at the LHC

B. Ducloué, T. Lappi+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 14, 2016

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 19被引用 4

一句话总结

本文使用基于光学Glauber模型的改进核几何处理方法，在色玻璃凝聚体（CGC）框架下重新研究了LHC中质子-铅核碰撞下前向J/ψ与D介子的核抑制。通过从HERA数据拟合质子的核子-二价截面推导出核子-二价截面，该模型降低了核抑制程度，并且与ALICE和LHCb实验数据的符合度显著优于以往的CGC计算结果。

ABSTRACT

Using the color glass condensate formalism, we study the nuclear modification of forward $J/ψ$ and $D$ meson production in high energy proton-nucleus collisions at the LHC. We show that relying on the optical Glauber model to obtain the dipole cross section of the nucleus from the one of the proton fitted to HERA DIS data leads to a smaller nuclear suppression than in the first study of these processes in this formalism and a better agreement with experimental data.

研究动机与目标

• 解决早期CGC计算与LHC关于质子-核碰撞中前向J/ψ与D介子抑制数据之间的偏差问题。
• 研究核几何效应如何影响初始饱和尺度及由此产生的核修改因子。
• 检验光学Glauber模型是否比简单的A^{1/3}标度更准确地描述核子-二价截面。
• 利用一致的CGC框架，改进高能质子-核碰撞中前向夸克onium与开放粲强子产生的理论预测。
• 利用ALICE与LHCb在√sNN = 5 TeV下的J/ψ与D⁰介子数据对模型进行验证。

提出的方法

• 使用色玻璃凝聚体（CGC）框架的稀疏-密集极限，描述质子-核碰撞中前向J/ψ与D介子的产生过程。
• 应用运行耦合的巴利茨基-科维奇（BK）方程，演化二价关联函数在快速度空间中的演化，初始条件基于对HERA深度非弹性散射（DIS）数据的拟合。
• 采用光学Glauber模型将核子-二价截面与质子截面关联起来，避免了任意的标度假设。
• 通过将p-A截面归一化为pp截面，计算核修改因子R_pA，从而消除归一化不确定性。
• J/ψ产生采用颜色蒸发模型（CEM），D⁰介子产生采用分裂函数，非微扰参数在R_pA中被抵消。
• 对初始条件由MV模型参数化导出的BK方程进行数值求解，包含影响参数平均。

实验结果

研究问题

• RQ1 与简单的A^{1/3}标度相比，基于光学Glauber模型的核几何处理是否能降低前向J/ψ与D介子产生中的核抑制？
• RQ2 在核子中对初始饱和尺度进行更精确的处理，是否能减少CGC预测与LHC数据之间的偏差？
• RQ3 核子-二价截面初始条件的选择如何影响前向J/ψ与D⁰介子的预测R_pA？
• RQ4 核几何效应在多大程度上解释了ALICE与LHCb实验中观测到的低于预期的抑制现象？
• RQ5 基于Glauber模型的核标度的CGC框架是否能一致地描述高横动量下的J/ψ与D介子数据？

主要发现

• 与简单的A^{1/3}标度相比，光学Glauber模型使铅核的初始饱和尺度更小，从而降低了核抑制。
• 由此得到的前向J/ψ产生核修改因子R_pA与ALICE和LHCb实验数据的符合度显著优于该过程首次进行CGC研究时的结果。
• 对于D⁰介子，相同方法也降低了抑制程度，并在2.5 < Y < 4的快速度窗口内显著改善了与LHCb数据的符合度。
• R_pA的不确定度带考虑了粲夸克质量（1.2–1.5 GeV）与因子化尺度（Q在M⊥/2与2M⊥之间）的变化，但结果仍与实验数据保持一致。
• 该模型预测R_pA在大横动量区域趋近于1，与实验观测结果及单个强子产生中的先前发现一致。
• 改进的符合度主要源于更真实的核饱和尺度，而非引入新参数，因为初始质子条件由HERA DIS数据固定。