[论文解读] Overview of quarkonia and heavy flavour measurements by CMS

P. Shukla, collaboration, CMS|arXiv (Cornell University)|May 15, 2014

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 7被引用 4

一句话总结

本文报告了在LHC的pp、pPb和PbPb碰撞中对夸克胶子浆（QGP）性质的CMS测量结果，重点研究了核子修改因子（R_AA）。关键结果包括Υ态的顺序性抑制、低pT J/ψ产额增强表明其再组合，以及在低pT下表现出质量层次的抑制，B介子的抑制程度低于轻强子，与QGP中的能量损失机制一致。

ABSTRACT

This writeup summarizes recent CMS results on quarkonia measurements in pp, pPb and PbPb collisions at LHC. The excellent muon detection capability of CMS allows measurement of charmonia states at high transverse momentum ($p_T$) while the $Υ$ states can be reconstructed starting at zero $p_T$. The absolute and relative yields of different charmonia and bottomonia states modified in PbPb collisions (over pp collisions) are described. The vertexing capability of CMS enables measurement of B meson energy loss via its decay to J/$ψ$. An overview of these measurements is given. How these measurements compare with other experiments at RHIC and LHC and have improved the understanding of heavy ion collisions has been discussed.

研究动机与目标

• 在√sNN = 2.76 TeV和5.02 TeV下测量pp、pPb和PbPb碰撞中的夸克胶子浆（QGP）性质相关的夸克胶子和重味强子产额。
• 研究色屏蔽和再组合在重离子碰撞中对夸克胶子产额的影响。
• 通过B介子衰变为J/ψ并利用位移顶点重建，研究重夸克的能量损失机制。
• 将CMS结果与RHIC和ALICE的数据进行比较，以理解抑制行为随碰撞能量和体系尺寸的变化。
• 通过多度依赖测量量化末态效应（如共存子和阴影效应）在pPb碰撞中的影响。

提出的方法

• 利用CMS出色的μ子重建能力和质量分辨率，通过二μ衰变道测量高pT和前向快度区域的J/ψ和ψ(2S)产额。
• 通过二μ衰变道重建Υ(1S)、Υ(2S)和Υ(3S)态，以确定其在不同碰撞体系中的核子修改因子（R_AA）和相对产额。
• 利用位移顶点重建识别衰变为J/ψ的B介子，从而通过次级J/ψ衰变测量B介子的R_AA。
• 计算J/ψ、B介子和轻强子的R_AA随pT和中心度的变化，以比较抑制模式。
• 分析产额比值（如Υ(2S)/Υ(1S)）随pp、pPb和PbPb碰撞中事件多度的变化，以探测末态效应和介质诱导的修改。
• 将结果与包含色屏蔽、热解离和粲夸克重组再组合的理论模型进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 在√sNN = 2.76 TeV的PbPb碰撞中，J/ψ和ψ(2S)的抑制如何随pT和中心度变化？
• RQ2 PbPb碰撞中低pT J/ψ的增强在多大程度上是由于开粲夸克重组导致的粲胶子再组合？
• RQ3 重离子碰撞中Υ态顺序性抑制的证据是什么？与RHIC相比有何差异？
• RQ4 在pPb碰撞中，共存子相互作用或阴影效应等末态效应如何影响夸克胶子产额？
• RQ5 强子（轻强子、D介子、B介子）在介质中的抑制存在何种质量层次？这揭示了关于能量损失机制的什么信息？

主要发现

• 在PbPb碰撞中，高pT J/ψ（pT > 6.5 GeV/c）的R_AA表现出中等程度的抑制，且随中心度增加，最中心事件中R_AA ≈ 0.6。
• 在高pT区域（最高达16 GeV/c），J/ψ的R_AA几乎保持恒定，表明抑制持续存在；而低pT J/ψ（pT < 4 GeV/c）相对于RHIC表现出增强，提示存在再组合机制。
• 在中心PbPb碰撞中，低pT和前向快度区域的ψ(2S)/J/ψ双倍比值增强，表明激发态粲胶子的抑制程度较低，与再组合机制一致。
• 观察到Υ态的顺序性抑制：在PbPb中R_AA(Υ(1S)) = 0.56 ± 0.08 ± 0.07，显著低于RHIC STAR的0.71 ± 0.06 ± 0.09，表明LHC能量下色屏蔽更强。
• 在pPb碰撞中，Υ(2S)/Υ(1S)和Υ(3S)/Υ(1S)的产额比随事件多度增加而减小，表明末态效应对激发态的影响大于基态。
• 在低pT（&lt;10 GeV/c）区域，B介子的抑制程度低于轻强子（R_AA(B) > R_AA(轻强子)），表明能量损失存在质量层次；而在高pT区域，抑制程度趋于一致。