[论文解读] Rapidity gap survival in central exclusive diffraction: Dynamical mechanisms and uncertainties

M. Strikman, Ch. Weiß|ArXiv.org|Dec 5, 2008

Crystallography and Radiation Phenomena被引用 4

一句话总结

本文研究了大型强子对撞机（LHC）中核心独占弹性散射的快速度间隙存活（RGS）机制，提出由于小x区域高胶子密度引发的硬准部分子的吸收性相互作用，使RGS概率低于0.01，这是黑盘态开始的结果。该研究通过引入动态相关性（包括部分子涨落和硬准部分子吸收）扩展了平均场模型，使RGS概率的抑制程度超过以往估计。

ABSTRACT

We summarize our understanding of the dynamical mechanisms governing rapidity gap survival in central exclusive diffraction, pp -> p + H + p (H = high-mass system), and discuss the uncertainties in present estimates of the survival probability. The main suppression of diffractive scattering is due to inelastic soft spectator interactions at small pp impact parameters and can be described in a mean-field approximation (independent hard and soft interactions). Moderate extra suppression results from fluctuations of the partonic configurations of the colliding protons. At LHC energies absorptive interactions of hard spectator partons associated with the gg -> H process reach the black-disk regime and cause substantial additional suppression, pushing the survival probability below 0.01.

研究动机与目标

• 理解大型强子对撞机能量下核心独占弹性散射中快速度间隙存活（RGS）被抑制的动力学机制。
• 量化由于软相互作用与硬准部分子相互作用导致的RGS概率估计中的不确定性。
• 评估部分子涨落与高虚度准部分子的吸收性相互作用在黑盘态下对RGS的影响。
• 通过引入横截面几何结构与平均场近似之外的相关性，改进模型无关的预测。
• 评估将费米实验室与RHIC结果外推至LHC条件的合理性，考虑到高能下新出现的抑制效应。

提出的方法

• 在影响参数表示中使用部分子描述，独立地在平均场近似下建模硬相互作用与软相互作用。
• 通过部分子态的闭合，利用轮廓函数Γ(b)将非弹性衍射中间态纳入考虑，从而导出因子化的RGS概率表达式S² = ∫d²b P_hard(b) |1−Γ(b)|²。
• 纳入质子中部分子构型的量子涨落，降低RHIC与费米实验室能量下的RGS概率。
• 评估硬准部分子在k² ~ 几GeV²下的吸收性相互作用，表明在LHC能量下已进入黑盘态。
• 通过分析胶子-质子截面与影响参数分布，估算硬准部分子吸收导致的抑制效应。
• 考虑无胶子发射的Sudakov抑制轨迹，估算其相对于辐射轨迹的净贡献。

实验结果

研究问题

• RQ1 在LHC能量下，硬准部分子的吸收性相互作用如何影响核心独占弹性散射中的快速度间隙存活概率？
• RQ2 部分子在横截面平面内的涨落多大程度上使RGS概率低于平均场估计值？
• RQ3 黑盘态在抑制RGS中起什么作用？它如何改变衍射散射的影响参数依赖性？
• RQ4 为何从费米实验室与RHIC数据外推至LHC预测在核心独占弹性散射中具有误导性？
• RQ5 在强吸收存在的条件下，Sudakov抑制的非辐射轨迹对整体RGS概率的贡献如何？

主要发现

• 在LHC能量下，由于硬准部分子在黑盘态下的吸收性相互作用，RGS概率被抑制至低于0.01。
• 硬准部分子吸收使RGS概率降低至其平均场值的约20%，并使主要贡献集中于大影响参数区域（b > 1 fm）。
• 硬准部分子相互作用导致的抑制效应显著，使得在b=0处软相互作用轮廓函数的不确定性基本不再重要。
• 部分子涨落降低了RHIC与费米实验室能量下的RGS概率，尽管其效应小于LHC能量下硬准部分子吸收的影响。
• Sudakov抑制的非辐射轨迹对截面的贡献约为辐射轨迹的10%，但由于辐射路径受到强烈抑制，其净贡献与辐射路径相当。
• 整体抑制因子估计约为0.3，主要机制为黑盘态下的硬准部分子吸收。