[论文解读] Open and Hidden Charm Production in d$A$ Collisions at RHIC and LHC

R. Vogt|arXiv (Cornell University)|Dec 21, 2004

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 35被引用 2

一句话总结

本论文利用next-to-leading-order (NLO) QCD结合核效应（如阴影效应和核吸收），对RHIC的dAu碰撞和LHC的d+Pb碰撞中开 charm 和隐藏 charm 产生进行了理论计算。结果表明，联合考虑阴影效应与中等强度吸收（σabs ≈ 3 mb）可解释PHENIX实验测得的J/ψ dAu/pp比值；并预测在LHC d+Pb碰撞中存在显著的中心度依赖性，尤其在快度接近中 rapidity 区域，吸收效应占主导地位。

ABSTRACT

We discuss aspects of open and hidden charm production in deuterium-nucleus collisions at RHIC and LHC energies. We describe calculations of the total $c \\bar c$ cross section and the charm quark transverse momentum distributions. We next explain how shadowing and moderate nuclear absorption can explain the PHENIX $J/\\psi$ dAu/$pp$ ratios and predict the combined effect of shadowing and absorption in 6.2 TeV d+Pb collisions.

研究动机与目标

• 理解核效应（阴影效应与吸收）在RHIC和LHC的dA碰撞中对J/ψ及开 charm 产生影响的相互作用。
• 调和QCD计算与实验数据之间的差异，特别是STAR和PHENIX实验中总底夸克截面被高估的问题。
• 预测在6.2 TeV下LHC的d+Pb/pp碰撞中J/ψ的产生比值，重点关注快速度与中心度依赖性，以供LHC实验参考。
• 评估在ALICE与CMS测量背景下，非均匀阴影效应与吸收在d+Pb碰撞中的作用。

提出的方法

• 使用next-to-leading-order (NLO) 微扰QCD计算总底夸克截面与横动量分布。
• 采用EKS98核部分子密度参数化模型来描述dA碰撞中的核阴影效应。
• 通过有效截面σabs = 1–5 mb引入核子吸收效应，吸收处理为碰撞参数与中心度的函数。
• 在CEM与NRQCD模型中，结合阴影效应与吸收效应，分别应用于色 singlet 与 octet J/ψ产生通道。
• 采用与路径长成比例的非均匀阴影效应参数化，以模拟快度依赖的核效应。
• 在RHIC（200 GeV）与LHC（6.2 TeV）能量下进行计算，并与PHENIX及未来的ALICE/CMS数据进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 在RHIC的dAu碰撞中，阴影效应与吸收如何共同影响J/ψ产生比值？
• RQ2 为何STAR与PHENIX实验测得的总底夸克截面高于NLO QCD预测值？这是否可通过改进相空间外推得到解决？
• RQ3 在6.2 TeV的d+Pb碰撞中，J/ψ产生的中心度依赖性如何？不同快度区域之间有何差异？
• RQ4 与均匀阴影效应相比，非均匀阴影效应在多大程度上改变了J/ψ dA/pp比值与Ncoll的关系？
• RQ5 能否利用LHC d+Pb碰撞中y ≈ −3.9处的数据，将吸收效应与阴影效应分离？这对校准有何帮助？

主要发现

• NLO QCD计算结果比STAR实验数据低估了约4倍的总底夸克截面，表明相空间外推或碎片化模型可能存在潜在问题。
• 在RHIC中，通过结合EKS98阴影效应与中等强度吸收（σabs ≈ 3 mb），可良好解释J/ψ dAu/pp比值，与初步PHENIX数据趋势一致。
• 在RHIC中，dAu/pp比值的Ncoll依赖性在快度中点（y ≈ 0）最强，此时吸收效应主导于阴影效应；而在y ≈ −2处，由于反阴影效应，比值几乎与Ncoll无关。
• 在6.2 TeV的d+Pb碰撞中，由于EKS98阴影效应在快度y = −4, −2, 0, 2, 4区域的依赖性微弱，J/ψ比值近似恒定，但在中心碰撞中表现出强烈的Ncoll依赖性。
• 结果表明，ALICE在y ≈ −3.9处的μ子臂可通过测量Ncoll依赖性，有效分离吸收效应，从而实现对非均匀阴影效应的校准。
• 在NRQCD中同时包含八重态与单重态吸收可降低有效吸收强度，减弱抑制效应，并使J/ψ比值的形状与仅考虑八重态吸收的模型产生差异。