[论文解读] Predictions for p+Pb at 4.4A TeV to Test Initial State Nuclear Shadowing at LHC

G. G. Barnaföldi, J. Barrette+3 more|arXiv (Cornell University)|Nov 15, 2011

High-Energy Particle Collisions Research被引用 1

一句话总结

本研究将4.4 A TeV p+Pb碰撞中胶子-核子碰撞的共线因子化微扰论QCD预测与实验结果进行对比，以检验LHC上初态核子阴影效应。利用包含Q²依赖性阴影效应的电子-核子全局拟合，发现横向动量范围5–20 GeV/c内无显著抑制（R_{pPb} ≈ 1 ± 0.1），与HIJING类模拟中采用固定Q²阴影模型所预测的强烈抑制（R_{pPb} ≈ 0.6–0.7）相矛盾，从而对Pb+Pb数据中终态效应的解释构成挑战。

ABSTRACT

Collinear factorized perturbative QCD model predictions are compared for p+Pb at 4.4A TeV to test nuclear shadowing of parton distribution at the Large Hadron Collider (LHC). The nuclear modification factor (NMF), R_{pPb}(y=0,p_T<20 GeV/c) = dn_{p Pb} /(N_{coll}(b)dn_{pp}), is computed with electron-nucleus (e+A) global fit with different nuclear shadow distributions and compared to fixed Q^2 shadow ansatz used in Monte Carlo Heavy Ion Jet Interacting Generator (HIJING) type models. Due to rapid DGLAP reduction of shadowing with increasing Q^2 used in e+A global fit, our results confirm that no significant initial state suppression is expected (R_{pPb} (p_T) = 1 \pm 0.1) in the p_T range 5 to 20 GeV/ c. In contrast, the fixed Q^2 shadowing models assumed in HIJING type models predict in the above p_T range a sizable suppression, R_{pPb} (p_T) = 0.6-0.7 at mid-pseudorapidity that is similar to the color glass condensate (CGC) model predictions. For central (N_{coll} = 12) p+ Pb collisions and at forward pseudorapidity (\eta = 6) the HIJING type models predict smaller values of nuclear modification factors (R_{pPb}(p_T)) than in minimum bias events at mid-pseudorapidity (\eta = 0). Observation of R_{pPb}(p_T= 5-20 GeV/c) less than 0.6 for minimum bias p+A collisions would pose a serious difficulty for separating initial from final state interactions in Pb+Pb collisions at LHC energies.

研究动机与目标

• 检验初态核子阴影效应对LHC能量下p+Pb碰撞的影响。
• 将e+A全局拟合中获得的Q²依赖性阴影效应与HIJING类模型中采用的固定Q²假设进行比较。
• 评估Pb+Pb数据中观测到的抑制是否可归因于初态效应。
• 评估核子修正因子R_{pPb}在不同动量区域的鲁棒性。

提出的方法

• 使用共线因子化微扰论QCD计算核子修正因子R_{pPb}(y=0, p_T<20 GeV/c)。
• 应用从e+A数据全局拟合中获得的Q²依赖性核子阴影分布。
• 将结果与HIJING类蒙特卡罗生成器中使用的固定Q²阴影模型进行对比。
• 在中心碰撞（N_{coll}=12）条件下，评估R_{pPb}在中间赝快度（η=0）和前向赝快度（η=6）区域的值。
• 使用比值dn_{pPb}/(N_{coll}(b) dn_{pp})定义R_{pPb}，作为核效应的度量。
• 分析R_{pPb}对不同p_T和η区域中阴影参数化选择的敏感性。

实验结果

研究问题

• RQ1 来自e+A拟合的Q²依赖性阴影效应是否在4.4 A TeV下p+Pb碰撞中预测出显著的初态抑制？
• RQ2 HIJING类模拟中采用的固定Q²阴影模型与Q²依赖性拟合在预测R_{pPb}方面有何差异？
• RQ3 Pb+Pb碰撞中在中间快度区域观测到的抑制更可能源于初态阴影效应还是终态效应？
• RQ4 在固定Q²模型下，中心p+Pb碰撞中前向赝快度（η=6）的R_{pPb}是否低于中间赝快度（η=0）？
• RQ5 在p_T = 5–20 GeV/c范围内，最小截面p+A碰撞中R_{pPb} < 0.6的现象能否与初态阴影效应相容？

主要发现

• 来自e+A全局拟合的Q²依赖性阴影效应预测在中间快度区域、p_T范围5–20 GeV/c内无显著抑制，R_{pPb} ≈ 1 ± 0.1。
• HIJING类模拟中采用的固定Q²阴影模型预测出强烈抑制，该区域R_{pPb} ≈ 0.6–0.7。
• 在前向赝快度区域（η=6），HIJING类模型预测的R_{pPb}值小于最小截面事件在中间赝快度（η=0）区域的值。
• Q²依赖性模型与固定Q²模型之间的差异表明，若前者正确，则Pb+Pb数据中观测到的抑制可能并非源于初态阴影效应。
• 若在p_T = 5–20 GeV/c范围内，最小截面p+A碰撞中观测到R_{pPb} < 0.6，则将对Pb+Pb分析中初态与终态效应的分离构成挑战。