[论文解读] Photoproduction at collider energies: from RHIC and HERA to the LHC

A. J. Baltz, G. Baur+27 more|ArXiv.org|Feb 21, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用 4

一句话总结

本文总结了2007年ECT*关于对撞机能量下光致产生过程的研讨会，涵盖HERA、RHIC和LHC上光子诱导过程的理论与实验进展。重点阐述了小-x QCD、硬弹性散射以及高能γγ碰撞中的关键物理机遇，预测了ALICE实验中非对心碰撞的事件产额，包括每年约150,000个J/ψ和600个Υ事件。

ABSTRACT

We present the mini-proceedings of the workshop on ``Photoproduction at collider energies: from RHIC and HERA to the LHC'' held at the European Centre for Theoretical Studies in Nuclear Physics and Related Areas (ECT*, Trento) from January 15 to 19, 2007. The workshop gathered both theorists and experimentalists to discuss the current status of investigations of high-energy photon-induced processes at different colliders (HERA, RHIC, and Tevatron) as well as preparations for extension of these studies at the LHC. The main physics topics covered were: (i) small-$x$ QCD in photoproduction studies with protons and in electromagnetic (aka. ultraperipheral) nucleus-nucleus collisions, (ii) hard diffraction physics at hadron colliders, and (iii) photon-photon collisions at very high energies: electroweak and beyond the Standard Model processes. These mini-proceedings consist of an introduction and short summaries of the talks presented at the meeting.

研究动机与目标

• 回顾HERA、RHIC和Tevatron上光致产生物理的当前状态。
• 评估LHC上非对心碰撞（UPCs）在探测小-x QCD及核波函数中非线性效应方面的潜力。
• 探讨利用LHC上的高能γγ碰撞研究电弱及标准模型之外物理的可行性。
• 为LHC上光致产生物理的实验与理论工作提供路线图，尤其聚焦于ALICE实验。
• 促进理论与实验人员在对撞机能量下光子诱导过程方面的合作。

提出的方法

• 汇编ECT*关于对撞机能量下光致产生过程研讨会的简短总结与讨论。
• 使用等效光子近似（EPA）模拟相对论性离子产生的准实光子通量。
• 对周边重离子碰撞中电子-positron对产生进行蒙特卡洛模拟，包括影响参数与能量依赖性。
• 精确求解轻子对产生的二阶费曼图，推广至所有离子电荷与能量。
• 将结果与Born近似及Coulomb修正方法进行比较，识别小动量近似中的局限性。
• 利用ALICE探测器接受度与触发策略，预测非对心碰撞中相干矢量介子与喷注产生的事件率。

实验结果

研究问题

• RQ1 HERA与RHIC上光致产生有哪些关键的理论与实验进展？
• RQ2 LHC上的非对心碰撞如何探测小-x QCD及核子中的胶子饱和？
• RQ3 在LHC的Pb-Pb非对心碰撞中，通过相干光致产生J/ψ与Υ介子的预期产额是多少？
• RQ4 如何利用UPC中的γγ碰撞研究强场中的QED并测量三重规范玻色子耦合？
• RQ5 在ALICE中需要何种触发与分析策略来分离并研究低多重性非对心事件？

主要发现

• 预计ALICE实验每年将通过Pb-Pb非对心碰撞中的相干光致产生观测到约150,000个J/ψ事件。
• 在e⁺e⁻衰变道中，Υ介子的产额预测约为每年600个事件。
• 在ALICE探测器接受度内，预期将观测到重夸克与喷注的高光致产生率，且信号显著高于背景。
• 蒙特卡洛模拟表明，轻子对产生截面的影响参数依赖性对于理解非微扰QED效应至关重要。
• Coulomb修正计算中使用的小动量近似在小影响参数区域不足以获得精确结果。
• 轻子对产生中的Coulomb修正项并非精确，需引入高阶修正以实现强场区域的高精度。