[论文解读] Predictions for proton-proton interaction cross-sections at LHC

A.B. Kaidalov, M. G. Poghosyan|arXiv (Cornell University)|Sep 16, 2011

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 2被引用 3

一句话总结

本文利用基于 Gribov 的 Reggeon 微积分的 Regge 场论模型，结合了 eikonalized 多 Pomeron 交换，预测了 LHC 能量下质子-质子的总截面、弹性截面、单交换双色截面和双交换双色截面。该模型成功描述了幺正性和 Froissart 界限饱和，预测总截面呈对数增长，且在 √s = 14 TeV 时总截面达到 ~108 mb。

ABSTRACT

This is a short communication with a summary of results obtained with a model based on Gribov's reggeon calculus, which was proposed and applied to processes of soft diffraction at high energies. We present a brief description of the model and its predictions for various LHC energies.

研究动机与目标

• 预测 LHC 能量下质子-质子碰撞的总截面、弹性截面、单交换双色截面和双交换双色截面。
• 使用基于 Gribov 的 Reggeon 微积分的 Regge 场论框架，描述高能软强子相互作用。
• 通过 eikonalization 方法引入多 Pomeron 交换，确保幺正性并符合 Froissart 界限。
• 通过 Pomeron、f 和 ω Reggeon 的贡献，拟合并描述总截面和弹性截面的实验数据。
• 将模型扩展至预测 LHC 能量范围内单交换双色和双交换双色的截面。

提出的方法

• 使用 Gribov 的 Reggeon 微积分建模高能软强子过程，重点考虑 Pomeron 和 Reggeon 交换。
• 对多 Pomeron 交换图进行 eikonalization 处理，以恢复幺正性并抑制截面的非物理增长。
• 通过涉及单 Regge 极点交换和多 Pomeron 交换（分支点）的图，对弹性散射振幅进行参数化。
• 引入非增强的吸收修正项至三 Regge 顶点和费曼图，以描述双色散射。
• 将三 Regge 耦合常数拟合至双微分单双色散射截面的实验数据。
• 使用矩阵元饱和条件，结合 Pomeron、f- 和 ω-Reggeons 的贡献，处理 pp 和 p̄p 碰撞。

实验结果

研究问题

• RQ1 在幺正 Regge 场论模型下，LHC 能量下总截面和弹性截面如何随能量变化？
• RQ2 eikonalized 多 Pomeron 交换在多大程度上再现了 Froissart 界限并确保了高能 pp 散射中的幺正性？
• RQ3 在 √s = 7、10 和 14 TeV 时，单双色和双双色散射的预测截面是多少？
• RQ4 该模型对弹性斜率 B 的预测在 LHC 能量范围内与实验数据的符合程度如何？
• RQ5 在 pp 碰撞中，Pomeron 和 Reggeon 交换对双色散射过程的相对贡献是什么？

主要发现

• 该模型预测在 √s = 14 TeV 时总截面为 108 mb，不确定性为 3%，与 Froissart 界限预期的对数增长一致。
• 弹性截面在 √s = 14 TeV 时增至 29.5 mb，预测斜率 B 为 20.5 GeV⁻²，表明前向散射强度上升。
• 在 √s = 14 TeV 时，单双色截面在 M² < 0.05s 条件下达到 14.3 mb，不确定性为 10%，显示能量依赖性较弱。
• 在 Δη > 3 条件下，双双色截面在 √s = 14 TeV 时达到 6.4 mb，表明能量依赖性微弱，与 Pomeron 主导一致。
• 该模型成功描述了从 0.9 至 14 TeV 能量范围内 pp 和 p̄p 碰撞的总截面和弹性截面实验数据。
• 所有截面的预测均稳定，符合幺正性和 Froissart 界限，且在 LHC 能量谱范围内不确定性可控。