[论文解读] Tsallis Fits to pT Spectra and Relativistic Hard Scattering in pp Collisions at LHC

Cheuk-Yin Wong, G. Wilk|arXiv (Cornell University)|May 12, 2013

High-Energy Particle Collisions Research被引用 4

一句话总结

本文研究了在LHC的pp碰撞中，拟合横动量（pT）谱时，Tsallis分布的少量自由度是否源于相对论性部分子-部分子硬散射。研究发现，尽管强子和喷注在高pT区域均表现出幂律行为，但强子的幂指数n系统性地高于喷注（强子n > 4–5，喷注n ≈ 4–5），表明部分子喷注与碎片化过程的内在动力学存在差异。

ABSTRACT

Phenomenological Tsallis fits to the CMS, ATLAS, and ALICE transverse momentum spectra of hadrons for $pp$ collisions at LHC were recently found to extend over a large range of the transverse momentum. We investigate whether the few degrees of freedom in the Tsallis parametrization may arising from the relativistic parton-parton hard-scattering and related processes. The effects of the multiple hard-scattering and parton showering processes on the power law are discussed. We find empirically that whereas the transverse spectra of both hadrons and jets exhibit power-law behavior of 1/pT^n at high pT, the power indices $n$ for hadrons are systematically greater than those for jets, for which n~4-5.

研究动机与目标

• 确定拟合pT谱时Tsallis参数化的少量自由度是否源于相对论性部分子-部分子硬散射过程。
• 考察多重硬散射与部分子喷注对高pT谱中观测到的幂律行为的影响。
• 比较高横动量区域强子与喷注在1/pT^n行为中的幂指数n。
• 评估Tsallis拟合在描述数据方面的成功是否可基于QCD的部部分子动力学进行物理解释。

提出的方法

• 将现象学Tsallis分布应用于LHC能量下CMS、ATLAS和ALICE实验在pp碰撞中的横动量谱。
• 分析强子与喷注pT谱的高pT区域，提取形式为1/pT^n的幂律行为。
• 比较强子与喷注提取的幂指数n，以识别系统性差异。
• 评估多重硬散射与部分子喷注在形成观测到的幂律尾部中的作用。
• 通过实验数据的拟合推断对底层部分子过程的约束。

实验结果

研究问题

• RQ1 pp碰撞pT谱中Tsallis分布的参数能否由相对论性部分子-部分子硬散射解释？
• RQ2 多重硬散射与部分子喷注如何影响高pT谱中观测到的幂律行为？
• RQ3 为何在高pT区域，强子的幂律指数n系统性地大于喷注？
• RQ4 Tsallis拟合在多大程度上可解释为源于基于QCD的部分子动力学？

主要发现

• Tsallis参数化在宽广的pT范围内成功描述了pp碰撞中强子的横动量谱。
• 强子与喷注在高pT区域均表现出幂律行为，形式为1/pT^n。
• 强子的幂指数n系统性地大于喷注，喷注的n ≈ 4–5。
• n值的差异表明，强子与喷注产生过程中，部分子喷注与碎片化过程的贡献存在本质不同。