[论文解读] Quarkonium production in coherent pp/AA collisions and small-x physics

V. P. Gonçalves, M. V. T. Machado|ArXiv.org|Jun 19, 2007

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 3被引用 5

一句话总结

本文利用颜色玻璃凝聚态（CGC）形式体系研究了LHC能量下pp和AA碰撞中的强子化底夸克偶素光致产生，该形式体系考虑了部分子饱和与核阴影效应。研究预测了较高的截面——特别是底夸克偶素（Υ）和粲夸克偶素（J/ψ）——在PbPb碰撞中，ρ介子的截面最高可达10.1 mb，可通过快度间隙与低横动量截断获得清晰信号。

ABSTRACT

In this contribution we study the photoproduction of quarkonium in coherent proton-proton and nucleus-nucleus interactions at the LHC. The integrated cross sections and rapidity distributions are estimated using the Color Glass Condensate (CGC) formalism, which takes into account the parton saturation effects at high energies. Nuclear shadowing effects are also taken into account.

研究动机与目标

• 利用颜色玻璃凝聚态（CGC）框架研究LHC能量下强子化pp与AA碰撞中的夸克偶素产生。
• 评估部分子饱和与核阴影效应对高能下光致产生截面增强的作用。
• 首次对强子化道中Υ(1S)的光致产生提供预测。
• 探讨通过快度间隙与低横动量截断探测纯态矢量介子产生的可行性。
• 量化核效应在极端外围碰撞中对光致核截面的影响。

提出的方法

• 使用等效光子近似（EPA）建模带电强子的光子通量，其中dNγ/dω表示单位能量的光子通量。
• 采用颜色二极子方法计算前向散射振幅N，该振幅嵌入CGC形式体系中，以描述波函数中的非线性与量子效应。
• 采用现象学饱和模型（来自参考文献[5,6]）参数化二极子-靶标散射振幅，以考虑小x区域的饱和效应。
• 在核靶标中引入核阴影效应，以校正A-A碰撞中的二极子截面。
• 通过积分光子能量计算总截面：σ = ∫ dω (dNγ/dω) × σγh→Xh(Wγh²)。
• 利用二极子截面计算pp与AA体系中矢量介子（Υ, J/ψ, ρ, φ, ω）的快度分布与总截面。

实验结果

研究问题

• RQ1 在LHC能量下，强子化pp与AA碰撞中Υ(1S)光致产生的预测截面是多少？
• RQ2 与pp碰撞相比，部分子饱和与核阴影效应如何改变核碰撞中的光致产生速率？
• RQ3 等效光子通量在强子碰撞中增强纯态矢量介子产生中的作用是什么？
• RQ4 是否可通过动量空间截断实验区分强子化过程中的夸克偶素相干光致产生与强子产生？
• RQ5 在相干区，pp与AA碰撞中矢量介子的快度分布有何差异？

主要发现

• 在强子化PbPb碰撞中，Υ(1S)的积分截面达到96 μb，显著受核效应增强。
• 对于ρ(770)介子，强子化PbPb碰撞中的截面达到10.1 mb，表明其具有高产额，适合探测。
• 在强子化CaCa碰撞中，J/ψ光致产生的截面为436 μb，显示核系统中存在强烈增强。
• 在PbPb碰撞中，φ(1019)的预测截面为998 mb，表明轻介子在强子化光致产生中占主导地位。
• 矢量介子在强子化pp与AA碰撞中的快度分布由CGC形式体系良好预测，轻夸克偶素与重夸克偶素之间存在明显差异。
• 通过两个快度间隙与横动量截断pT < 1 GeV，可清晰识别强子化光致产生的信号。