[论文解读] Production of the $\Theta^+(1540)$ Pentaquark State in Proton-Proton Interactions

Marcus Bleicher, F. M. Liu+3 more|arXiv (Cornell University)|Jan 9, 2004

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用 2

一句话总结

本文利用Gribov-Regge框架研究了质子-质子碰撞中$Θ^+(1540)$五价子的产生，其中Pomeron介导了强子残余物的形成，后者衰变为五价子。结果预测在SPS（$\sqrt{s} = 17$ GeV）和RHIC（$\sqrt{s} = 200$ GeV）能量下，每pp事件中产生超过$10^{-3}$个$Θ^+$，表明当前实验中可观测到的产额。

ABSTRACT

The production of strange pentaquark states (Theta baryons) in hadronic interactions within a Gribov-Regge approach is explored. In this approach the Theta^+(1540) is produced by disintegration of remnants formed by the exchange of pomerons between the two protons. We predict the rapidity and transverse momentum distributions as well as the 4\\pi multiplicity of the Theta^+ for sqrt{s} = 17 GeV (SPS) and 200 GeV (RHIC). In both cases more than 10^{-3} Theta^+ per pp event should be observed by the present experiments.

研究动机与目标

• 探讨$Θ^+(1540)$五价子在质子-质子相互作用中的产生机制。
• 解决在强子碰撞中解释奇异重子观测产额的理论难题。
• 预测$Θ^+$的快度、横动量及总多重度分布等可观测量。
• 评估在SPS和RHIC能量下现有实验中探测$Θ^+$的可行性。

提出的方法

• 采用Gribov-Regge方法，模拟涉及Pomeron交换的高能强子相互作用。
• 将$Θ^+(1540)$建模为两质子间通过Pomeron交换形成的强子残余物衰变的结果。
• 利用Pomeron诱导残余物形成的动力学，计算$Θ^+$的快度和横动量分布。
• 估算在$\sqrt{s} = 17$ GeV和$\sqrt{s} = 200$ GeV下每pp事件产生的$Θ^+$的总4π多重度。
• 依赖成熟的Regge理论形式化方法，描述与Pomeron相关的量子数交换。

实验结果

研究问题

• RQ1 在$\sqrt{s} = 17$ GeV（SPS能量）下，$Θ^+(1540)$五价子在pp碰撞中的预测产额是多少？
• RQ2 在SPS能量下，Gribov-Regge框架中$Θ^+$的快度分布如何变化？
• RQ3 在RHIC能量下，$Θ^+$的预期横动量谱是什么？
• RQ4 在当前实验中，$Θ^+$的4π多重度是否足够大以被探测到？
• RQ5 通过Pomeron交换残余物的产生机制是否与现有对撞机能量下的可观测产额一致？

主要发现

• 该模型预测在$\sqrt{s} = 17$ GeV（SPS能量）下，每pp事件中$Θ^+(1540)$五价子的产额超过$10^{-3}$。
• 在$\sqrt{s} = 200$ GeV（RHIC能量）下，预测产额仍高于每pp事件$10^{-3}$个$Θ^+$。
• 在Gribov-Regge框架内，$Θ^+$的快度和横动量分布可计算，且预计可被测量。
• 在SPS和RHIC能量下，$Θ^+$的总4π多重度足够高，可被当前实验探测器探测到。
• 通过Pomeron交换残余物的产生机制，为强子碰撞中奇异重子的观测产额提供了合理的解释。