[论文解读] Improving the J/psi Production Baseline at RHIC and the LHC

R. Vogt, R. Nelson+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 30, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 5被引用 5

一句话总结

本论文通过将粲夸克质量及因子化/重整化尺度参数拟合至固定靶、PHENIX和STAR数据，改进了RHIC和LHC上J/ψ产生率的理论基线，降低了颜色蒸发模型中的不确定性。所得中心参数（mc = 1.27 GeV，μF/m = 2.1，μR/m = 1.6）为J/ψ截面提供了受约束的不确定性带，且在能量和动量分布上与LHC和RHIC数据高度一致。

ABSTRACT

We assess the theoretical uncertainties on the inclusive J/psi production cross section in the Color Evaporation Model (CEM) using values for the charm quark mass, renormalization and factorization scales obtained from a fit to the charm production data. We use our new results to provide improved baseline comparison calculations at RHIC and the LHC. We also study cold matter effects on J/psi production at leading relative to next-to-leading order in the CEM within this approach.

研究动机与目标

• 通过在颜色蒸发模型中约束尺度和质量参数，减少RHIC和LHC上J/ψ产生率的理论不确定性。
• 基于固定靶和对撞机数据，建立一个物理上合理、数据驱动的粲夸克质量及因子化/重整化尺度参数集。
• 通过将粲夸克产生拟合中的不确定性传播至J/ψ截面计算，量化J/ψ产生率中的不确定性。
• 在CEM框架下，评估冷核物质效应对J/ψ产生率的影响，包括一阶和下一阶微扰计算。
• 使用与开放粲夸克产生一致的参数集，在颜色蒸发模型中首次建立J/ψ产生率的不确定性带。

提出的方法

• 对固定靶实验（250–920 GeV）的总粲夸克产生数据，以及√s = 200 GeV时PHENIX和STAR的数据进行拟合，以确定粲夸克质量及因子化/重整化尺度的最优值。
• 粲夸克质量设定为PDG给出的1.27 GeV（不确定性范围1.18–1.36 GeV），基于¯MS方案中的格点QCD计算结果。
• 利用χ²/dof等高线图确定尺度参数μF/m和μR/m的一倍和两倍标准差不确定性，其中Δχ²/dof = 1定义一倍标准差，Δχ²/dof = 2.3定义完整不确定性带。
• 将相同的拟合参数（mc = 1.27 GeV，μF/m = 2.1，μR/m = 1.6）应用于颜色蒸发模型中的J/ψ产生，归一化因子FC由轻靶上正向J/ψ数据确定。
• 通过将质量与尺度变化的不确定性按平方和开方组合，利用极端参数组合的包络线构建J/ψ截面的不确定性带。
• 在CEM中，一阶和下一阶微扰计算下研究冷核物质效应，R_dAu比值使用EPS09核部分子分布函数集及尺度变化进行计算。

实验结果

研究问题

• RQ1 在RHIC和LHC上，使J/ψ产生率理论不确定性最小化的最优粲夸克质量及因子化/重整化尺度为何？
• RQ2 尺度和质量参数的不确定性在颜色蒸发模型中如何传播至J/ψ产生率？
• RQ3 冷核物质效应在多大程度上影响RHIC和LHC上的J/ψ产生率？其影响与尺度不确定性相比如何？
• RQ4 能否使用从开放粲夸克产生中导出的一致参数集，可靠地预测J/ψ产生率并量化其不确定性？
• RQ5 所得到的J/ψ截面和分布与RHIC和LHC的实验数据匹配程度如何？

主要发现

• 最优拟合参数为mc = 1.27 GeV，μF/m = 2.1，μR/m = 1.6，其中一倍标准差不确定性为μF/m = 2.1+2.55/-0.85，μR/m = 1.6+0.11/-0.12。
• 总J/ψ截面的不确定性带主要由尺度和质量变化决定，极端参数组合（H,L）与（L,H）的贡献仅略高于中心不确定性带。
• 在√s = 7 TeV和2.76 TeV时计算的J/ψ快度分布与ALICE数据高度一致，尽管中快速度点略高于中心计算值。
• 在前向J/ψ产生（2.5 < y < 4）的pT分布中，与ALICE数据吻合良好，仅在低pT区域的拐点处略有高估。
• 在RHIC上，R_dAu的不确定性现主要由核部分子分布函数（EPS09集合）的变化主导，而非尺度不确定性，表明理论不确定性显著降低。
• 同一组参数在RHIC和LHC上均与底夸克衰变产生的单μ子谱高度一致，验证了该方法的一致性。