[论文解读] Study of heavy meson production in p-Pb collisions at $\sqrt{S}$=5.02 TeV in the general-mass variable-flavour-number scheme

G. Krämer, H. Spiesberger|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2017

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 20被引用 6

一句话总结

本研究使用通用质量变量味数方案（GM-VFNS）并优化因子化尺度选择，在 √s = 5.02 TeV 下对 p-Pb 碰撞中 D 和 B 介子的产生进行了下一阶修正（NLO）计算。结果与 ALICE、LHCb 和 CMS 的数据高度一致，特别是在采用降低的初始/末态因子化尺度（µ = 0.5√(m²_Q + p²_T)）时，核修改因子 RpPb 未显示出显著偏离 1 的现象，表明在此能量下初始态核效应并不显著。

ABSTRACT

We study inclusive charm and bottom production, for both D and B mesons, in p-Pb collisions at the LHC. Numerical results for p_T-differential production cross sections are obtained at next-to-leading-order in the general-mass variable-flavor-number scheme. We compare our results with recent data from ALICE and CMS at a center-of-mass energy of 5 TeV and find good agreement. A comparison with p-p cross sections does not reveal the presence of nuclear initial-state interaction effects that could be expected to become visible as deviations of the ratio of p-Pb and p-p cross sections from one.

研究动机与目标

• 使用 GM-VFNS 框架，为 √s = 5.02 TeV 下 p-Pb 碰撞中的重夸克介子产生提供精确的 NLO 预测。
• 通过核修改因子 RpPb 比较 p-Pb 与 p-p 截面，评估核效应在重夸克产生中的影响。
• 评估 RpPb 偏离 1 的偏差是否可归因于初始态核相互作用或尺度不确定性。
• 通过优化 GM-VFNS 中的因子化尺度选择，改进低 pT 重夸克产生的描述。
• 通过提供可靠的理论基准，为未来提取核 PDF 提供支持。

提出的方法

• 在通用质量变量味数方案（GM-VFNS）中进行下一阶修正（NLO）计算，该方案包含有限重夸克质量效应。
• 通过设定 µI = µF = 0.5√(m²_Q + p²_T) 优化因子化尺度，改善低横动量（pT）区域的描述。
• 将部分子分布函数（PDFs）、碎片化函数（FFs）和硬散射截面进行卷积，以计算微分截面 dσ/dpT。
• 将理论预测与 ALICE、LHCb 和 CMS 在 √s = 5.02 TeV 下 p-Pb 碰撞中 D 和 B 介子的实验数据进行比较。
• 计算核修改因子 RpPb = (1/A) × (dσpPb/dpT) / (dσpp/dpT) 以探测核效应。
• 通过改变重整化与因子化尺度评估尺度不确定性，以检验理论的鲁棒性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在优化尺度选择的 GM-VFNS 框架下，是否能准确描述 √s = 5.02 TeV 下 p-Pb 碰撞中 D 和 B 介子的产生？
• RQ2 核修改因子 RpPb 是否存在可测量的偏离 1 的现象，可能表明存在初始态核效应？
• RQ3 GM-VFNS 框架中的尺度不确定性如何影响 RpPb 比值的解释？
• RQ4 ALICE、LHCb 和 CMS 的实验数据在不同 pT 和快度区域与 NLO GM-VFNS 预测的符合程度如何？
• RQ5 观测到的 RpPb 比值是否可归因于核 PDF 的修改，还是主要受理论与实验不确定性主导？

主要发现

• 与原始 GM-VFNS 尺度选择相比，采用改进的尺度选择（µ = 0.5√(m²_Q + p²_T)）显著提升了与实验数据的一致性，尤其在低 pT 区域。
• 在 ALICE 中央快度区数据中，D 介子的 RpPb 比值在 pT < 6 GeV 时上升至约 1.5，但在 LHCb 前向区域数据中未观察到此增强现象。
• 在 pT > 6 GeV 时，D 介子的 RpPb 比值在不确定度范围内与 1 一致，表明缺乏初始态核效应的有力证据。
• p-p 数据与理论预测的比值与 RpPb 比值表现出相似的偏差大小和 pT 依赖性，表明尺度不确定性可能主导于核效应。
• 理论尺度不确定性仍然较大，难以明确将观测到的偏差归因于核 PDF 的修改或初始态效应。