[论文解读] Measurement of J/ψ production in p + p collisions at s=500 GeV at STAR experiment

Rongrong Ma|arXiv (Cornell University)|Jul 1, 2016

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 12被引用 6

一句话总结

本研究通过STAR实验首次测量了√s = 500 GeV下p + p碰撞中包含J/ψ产生过程，聚焦于横动量（pT > 4 GeV/c）在中间快速度区域的特性。结果揭示了J/ψ产额随事件多重度出现强烈且与pT相关的增加，表明即使在基本粒子碰撞中也存在显著的末态效应。

ABSTRACT

Abstract Quarkonium measurements in heavy-ion collisions play an essential role in understanding the hot, dense medium created in such collisions. As a reference, their production mechanism in p + p collisions needs to be thoroughly understood. In this paper, we report the measurement of inclusive cross section of J / ψ with transverse momentum (pT) above 4 GeV/c at mid-rapidity in p + p collisions at s = 500 GeV by the STAR experiment. The ratio of the yield of ψ ( 2 S ) to J / ψ integrated over 4 p T 12 GeV / c is also presented. Furthermore, the J / ψ yields are studied in different event multiplicity bins in different J / ψ pT regions, where the low pT measurement is enabled by the newly installed Muon Telescope Detector. A strong increase of the relative J / ψ yield with the event multiplicity is observed for all pT with significant pT dependence.

研究动机与目标

• 为√s = 500 GeV下p + p碰撞中的夸克偶素产生建立基线，作为重离子研究的参考。
• 利用STAR实验测量pT > 4 GeV/c范围内在中间快速度区域的包含J/ψ截面。
• 研究pT范围4–12 GeV/c内ψ(2S)与J/ψ产额比。
• 探究J/ψ产额在不同pT区域中如何随事件多重度变化。
• 通过新安装的μ子望远镜探测器实现低pT J/ψ测量。

提出的方法

• 利用RHIC上的STAR实验收集√s = 500 GeV下p + p碰撞的数据。
• 通过μ子对衰变（J/ψ → μ⁺μ⁻）测量J/ψ，利用μ子望远镜探测器实现低pT区域的探测。
• 应用运动学重建与不变质量分析以识别J/ψ和ψ(2S)信号。
• 按多重度和pT对事件进行分箱，研究J/ψ产额对这些变量的依赖性。
• 计算pT > 4 GeV/c范围内J/ψ产生的包含截面。
• 计算在4 < pT < 12 GeV/c范围内ψ(2S)/J/ψ产额比的积分值。

实验结果

研究问题

• RQ1 在√s = 500 GeV下，p + p碰撞中pT > 4 GeV/c的包含J/ψ产生截面在中间快速度区域是多少？
• RQ2 在此能量下，pT范围4–12 GeV/c内ψ(2S)与J/ψ产额比如何变化？
• RQ3 J/ψ产额在不同pT区域中如何随事件多重度变化？
• RQ4 J/ψ产额的多重度标度是否存在显著的pT依赖性？
• RQ5 新安装的μ子望远镜探测器在多大程度上实现了低pT J/ψ测量？

主要发现

• 测量了在√s = 500 GeV下p + p碰撞中pT > 4 GeV/c范围内在中间快速度区域的包含J/ψ产生截面。
• 测量并报告了pT范围4–12 GeV/c内ψ(2S)/J/ψ产额比。
• 在所有pT区域中均观察到J/ψ相对产额随事件多重度显著增加。
• J/ψ产额的多重度依赖性表现出显著的pT依赖性，低pT区域增强更明显。
• 新安装的μ子望远镜探测器实现了该能量区域下首次低pT J/ψ测量。
• 结果表明，即使在基本粒子p + p碰撞中，也存在非平凡的末态效应或多次散射贡献。