[论文解读] Reference heavy flavour cross sections in pp collisions at sqrt(s) = 2.76 TeV, using a pQCD-driven sqrt(s)-scaling of ALICE measurements at sqrt(s) = 7 TeV

R. Averbeck, N. Bastid+4 more|arXiv (Cornell University)|Jul 16, 2011

High-Energy Particle Collisions Research被引用 50

一句话总结

该论文通过将 FONLL 计算的 pQCD 驱动的 √s 缩放方法应用于 ALICE 在 √s = 7 TeV 的初步数据，给出了在 √s = 2.76 TeV 下 pp 碰撞中的参考重夸克偶素截面。该方法在低 pₜ（<2 GeV/c）时对 D 介子的不确定性达到 40%，在更高 pₜ 时低于 10%，并通过与 1.96 TeV 下 CDF 数据的对比得到验证，为 Pb–Pb 碰撞中的核子修改因子研究提供了可靠的基准。

ABSTRACT

We provide a reference in proton-proton collisions at the energy of the Pb-Pb 2010 run at the LHC, sqrt(s) = 2.76 TeV, for the pt-differential production cross section of D0, D+, and D*+ mesons in |y| < 0.5, of electrons from heavy flavour decays in |y| < 0.9, and of muons from heavy flavour decays in 2.5 < y < 4. The reference is obtained by applying a pQCD-driven scaling (based on the FONLL calculation) to ALICE preliminary data at sqrt(s) = 7 TeV. In order to validate the procedure, we scale the D meson cross section to sqrt(s) = 1.96 TeV and compare to the corresponding measurements from the CDF experiment.

研究动机与目标

• 为 LHC 在 2010 年 Pb–Pb 运行期间的 √s = 2.76 TeV 下的 pp 碰撞中重夸克偶素产生截面建立可靠的参考值。
• 解决在 Pb–Pb 碰撞中重夸克偶素产生核子修改因子（R_AA）分析中对 pp 参考值的需求。
• 利用 Tevatron 在 √s = 1.96 TeV 下的现有数据，验证基于 pQCD 的 √s 缩放程序。
• 量化由于夸克质量与 QCD 标度变化而引起的缩放程序中的理论不确定性。

提出的方法

• 使用 FONLL pQCD 计算，从 √s = 7 TeV 到 √s = 2.76 TeV 计算重夸克偶素产生截面的缩放因子。
• 通过计算在 2.76 TeV 和 7 TeV 下 FONLL 预测值的比值，得出缩放因子，涵盖不同的因子化与重整化标度（μ_F, μ_R）组合以及重夸克质量（m_c, m_b）参数集。
• 使用中心 FONLL 预测值对 ALICE 在 7 TeV 下的 D⁰、D⁺、D⁎⁺ 介子以及来自重夸克衰变的电子/μ 子的初步截面进行缩放。
• 通过考虑不同夸克质量与标度组合下缩放因子的分布，评估系统性不确定性，总不确定性带由这些变化的包络线确定。
• 通过将 ALICE 的 D 介子截面缩放至 √s = 1.96 TeV 并与 CDF 测量结果对比，对方法进行验证，结果表现出良好一致性。
• 最终通过将基于 FONLL 的缩放因子应用于 ALICE 在 7 TeV 的测量结果，获得 √s = 2.76 TeV 下的参考截面。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于 pQCD 的 FONLL 计算能否为从 7 TeV 到 2.76 TeV 的重夸克偶素产生截面提供可靠的 √s 缩放？
• RQ2 缩放因子对因子化与重整化标度及重夸克质量的变化有多敏感？
• RQ3 √s 缩放程序在多大程度上能复现较低能量下的已知测量结果，例如 1.96 TeV 下的 CDF 数据？
• RQ4 D 介子和来自重夸克衰变的轻子的缩放因子中，理论不确定性的大小及其 pₜ 依赖性如何？
• RQ5 缩放因子中的不确定性在多大程度上传播到 √s = 2.76 TeV 下的最终参考截面中？

主要发现

• 基于 FONLL 的 √s 缩放程序得到的缩放因子在 D 介子的 pₜ 范围 0–6 GeV/c 内从 ~0.5 降低至 ~0.2，并在更高 pₜ 处趋于饱和。
• 对于 D 介子，在 pₜ < 2 GeV/c 时，缩放因子的系统性不确定性达到约 40%，在更高 pₜ 时下降至 10% 以下。
• 对于来自重夸克衰变的电子，在 pₜ > 1 GeV/c 时，缩放因子的不确定性低于 1%，在低 pₜ 处最大值约为 5%。
• 对于来自重夸克衰变的 μ 子，在 pₜ < 2 GeV/c 时，缩放因子的不确定性约为 40%，在 pₜ > 2 GeV/c 时下降至 10% 以下。
• 与 √s = 1.96 TeV 下 CDF 数据的对比验证表明，结果一致性良好，支持了该缩放方法的可靠性。
• 最终在 √s = 2.76 TeV 下的参考截面已提供，适用于 |y| < 0.5 下的 D⁰、D⁺、D⁎⁺ 介子，|y| < 0.9 下的电子，以及 2.5 < y < 4 下的 μ 子，支持 Pb–Pb 研究中 R_AA 的一致比较。