[论文解读] Measurement of the production of charm jets tagged with ${ m D^0}$ mesons in pp collisions at $\sqrt{s}$ = 5.02 and 13 TeV

ALICE Collaboration, Adamova, Dagmar+1040 more|arXiv (Cornell University)|Apr 21, 2022

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 4

一句话总结

本论文首次利用LHC的ALICE探测器，在√s = 5.02 和 13 TeV 的pp碰撞中，对以完全重建的D⁰介子标记的粲喷泉进行了测量。通过分析在5 < pT,chjet < 50 GeV/c 且 R = 0.2–0.6 的喷泉中，D⁰介子沿喷泉轴向携带的动量分数 zch||，该研究提供了高精度的粲喷泉亚结构数据，与NLO pQCD计算结果良好一致，并为改进强子化函数和蒙特卡罗事件生成器提供了关键输入。

ABSTRACT

The measurement of the production of charm jets, identified by the presence of a ${ m D^0}$ meson in the jet constituents, is presented in proton-proton collisions at centre-of-mass energies of $\sqrt{s}$ = 5.02 and 13 TeV with the ALICE detector at the CERN LHC. The ${ m D^0}$ mesons were reconstructed from their hadronic decay ${ m D^0} ightarrow { m K^-}π^+$ and the respective charge conjugate. Jets were reconstructed from ${ m D^0}$-meson candidates and charged particles using the anti-$k_{ m T}$ algorithm, in the jet transverse momentum range $5

研究动机与目标

• 测量在√s = 5.02 和 13 TeV 的pp碰撞中，D⁰介子在粲喷泉内携带的动量分数 zch||。
• 研究喷泉亚结构对高阶QCD过程（如胶子分裂和味激发）的敏感性。
• 为蒙特卡罗事件生成器的调优和强子化函数参数化的改进，提供高精度的粲喷泉产生数据。
• 将之前在√s = 7 TeV 下的ALICE测量扩展至更高能量和更低pT范围，以增强对重夸克产生过程的微分约束。
• 通过提供两种碰撞能量和多种喷泉分辨率参数下的互补数据，支持强子化函数的全局拟合。

提出的方法

• 利用LHC的ALICE探测器，通过衰变 D⁰ → K⁻π⁺ 及其电荷共轭过程重建D⁰介子。
• 使用反-kT算法，基于D⁰候选粒子和带电粒子重建喷泉，分辨率参数 R = 0.2, 0.4, 0.6，以及在5.02 TeV 下的 R = 0.3。
• 测量沿喷泉轴向的变量 zch||，即D⁰介子携带的喷泉横向动量分数，在 0.4 < zch|| < 1.0 范围内。
• 在四个 pT,chjet 介于5至50 GeV/c 的区间内进行测量，喷泉限制在 |ηjet| < 0.9 − R 内。
• 将结果与领先阶和下一阶pQCD计算预测以及多种蒙特卡罗事件生成器进行比较。
• 在√s = 5.02 TeV 下，对 R = 0.3 的情况进行了额外比较，结果见附录。

实验结果

研究问题

• RQ1 在√s = 5.02 和 13 TeV 下，D⁰介子在粲喷泉中的 zch|| 分布如何随喷泉横向动量和碰撞能量变化？
• RQ2 NLO pQCD计算和蒙特卡罗事件生成器在多大程度上能描述测量得到的 zch|| 分布，特别是在低 pT,chjet 区域？
• RQ3 喷泉分辨率参数 R 对测量得到的 zch|| 分布有何影响？R = 0.3 时的结果与其他 R 值相比如何？
• RQ4 在更高能量和更低 pT 下的新测量如何扩展对重夸克强子化函数的约束，相较于先前的数据？
• RQ5 该数据能否解决早期实验（如ATLAS在√s = 7 TeV 时）观测到的差异，特别是在低 zch|| 值区域？

主要发现

• 在所有 pT,chjet 区间和 R 值下，D⁰标记喷泉的测量 zch|| 分布与 NLO pQCD 计算结果及多种蒙特卡罗事件生成器预测总体一致。
• 在低 pT,chjet（5–10 GeV/c）区域，特别是在低 zch|| 区域，观察到偏差，提示可能存在高阶QCD过程（如胶子分裂或味激发）的贡献。
• 在√s = 13 TeV 下的数据相比之前在√s = 7 TeV 下的ALICE测量，拓展了动量范围，并在低pT区域提供了更高的统计精度。
• 在√s = 5.02 TeV 下 R = 0.3 的测量结果与其他 R 值趋势一致，支持 zch|| 观测量在不同喷泉分辨率参数下的鲁棒性。
• 结果为强子化函数的全局拟合提供了宝贵输入，特别是在 ZM-VFNS 框架下，有助于约束胶子到D介子的强子化函数。
• 该研究证实，喷泉中完全重建的D⁰介子为研究重夸克产生动力学提供了有力探针，对理解重离子碰撞中夸克-胶子等离子体中的能量损失具有重要意义。