[论文解读] Odderon Effects in pp Collisions: Predictions for LHC Energies

C. Merino, M. M. Ryzhinskiy+1 more|ArXiv.org|Jun 15, 2009

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 3被引用 10

一句话总结

本文利用Regge场论和夸克-胶子弦模型（QGSM）研究了LHC能量下质子-质子（pp）碰撞中的Oddyron效应。分析了总截面差异、弹性散射振幅实部与虚部之比，以及包括粒子-反粒子在内的包容性产生过程，结论指出当前数据与大Oddyron贡献不一致，但预计LHC数据将能以高精度确定Oddyron的存在。

ABSTRACT

We consider the possible contribution of Odderon (Reggeon with alpha_(Odd)(0) similar to 1 and negative signature) exchange to the differences in the total cross sections of particle and antiparticle, to the ratios of real/imaginary parts of the elastic pp amplitude, and to the differences in the inclusive spectra of particle and antiparticle in the central region. The experimental differences in total cross sections of particle and antiparticle are compatible with the existence of the Odderon component but such a large Odderon contribution seems to be inconsistent with the values of Re/Im ratios. In the case of inclusive particle and antiparticle production the current energies and/or accuracy of the experimental data don't allow a clear conclusion. It is expected that the LHC will finally solve the question of the Odderon existence.

研究动机与目标

• 基于低能强子-核子散射的实验数据，评估高能pp碰撞中Oddyron交换的可行性。
• 确定pp与p̄p散射总截面差异是否可由Oddyron交换（截距αOdd(0) ≈ 1）解释。
• 评估Oddyron贡献与测量的弹性pp散射振幅实部/虚部比值的相容性。
• 检查高能下中心快度区的包容性粒子与反粒子产生，以寻找Oddyron效应的证据。
• 预测LHC在√s = 14 TeV下的数据对检测或排除Oddyron的敏感度。

提出的方法

• 使用具有签名依赖性振幅结构的Regge极点交换形式，其中负签名Reggeons（如Oddyron）在pp与p̄p散射中贡献相反。
• 应用振幅表达式 A(s,t) = g₁(t)g₂(t)(s/s₀)^{αR(t)−1}η(Θ)，其中η(Θ)编码签名依赖性（Θ = +1时为虚数，Θ = −1时为实数）。
• 通过能量函数分析pp与p̄p散射的总截面差异Δσ_tot = σ̄_tot(p̄p) − σ_tot(pp)，以提取有效Oddyron截距α_R(0)。
• 将弹性pp振幅的实部/虚部比实验数据与Oddyron交换下的理论预测进行比较，使用α_Odd(0) ≈ 1。
• 采用夸克-胶子弦模型（QGSM）预测LHC能量下中心快度区的强子与反强子比值（B̄/B）。
• 通过幂律拟合Δσ ∝ (s/s₀)^{α_R(0)−1}评估Oddyron效应的能量依赖性，以提取有效截距。

实验结果

研究问题

• RQ1 pp与p̄p散射总截面差异是否可由Oddyron交换（α_Odd(0) ≈ 1）解释？
• RQ2 当前弹性pp振幅实部/虚部比的实验数据是否与非零Oddyron贡献一致？
• RQ3 在高能下中心区域的包容性粒子与反粒子产生率是否表现出可测量的Oddyron效应？
• RQ4 LHC在√s = 14 TeV下的数据对检测或排除Oddyron的预期敏感度如何？
• RQ5 QGSM能否预测LHC能量下Oddyron交换引起的B̄/B比值偏离？

主要发现

• pp与p̄p散射总截面差异与小Oddyron贡献相容，但与大Oddyron贡献不一致，后者与实部/虚部比数据矛盾。
• 弹性pp振幅实部/虚部比的实验数据总体与无Oddyron或极小Oddyron贡献一致，仅两个异常点（FNAL与CERN-SPS）例外。
• 在RHIC能量（15–20 GeV）下，中心区域包容性粒子与反粒子产生中未观测到显著Oddyron效应，因此时α_R(0) ≈ 0.5过低，不足以主导Oddyron效应。
• 包容性过程中唯一可能的Oddyron交换证据来自H1合作组在√s ≈ 100 GeV处的B̄/B不对称性两点，尽管不确定性较大。
• QGSM预测在√s = 14 TeV下，若α_SJ(0) ≈ 0.9，B̄/B比值可能偏离1达约4%，表明LHC可探测到Oddyron效应。
• 由于能量更高且精度更优，LHC数据有望彻底解决Oddyron存在性问题。