Fotoproduzione di charm a LHC |
- Pubblicato Giovedì, 30 Ottobre 2014
LHC non è soltanto un collisionatore ad alta luminosità di protoni di altissima energia, ma anche una potente sorgente di fotoni, radiati dai protoni o dai nuclei di Piombo accelerati. Nel run p-Pb a √s = 5.02 TeV del 2013, sono stati prodotti fotoni di energia fino a circa 100 GeV: l’urto di questi fotoni con i protoni puó originare un processo di fotoproduzione di J/Ψ mesone vettore formato da una coppia di quark cc . ALICE identifica le J/Ψ con diversi metodi, ad esempio a partire dalla coppia di muoni rivelati dallo spettrometro in avanti. Un processo simile avviene anche nelle interazioni p-p: la differenza è che in questo caso non si puó stabilire quale dei due protoni abbia emesso il fotone. Di conseguenza la rapidità y e quindi l’energia nel centro di massa del sistema protone-fotone (Wγp ) non sono univocamente determinate. Nell’interazione p-Pb il fotone è emesso nel 96% dei casi dallo ione Piombo e quindi dalla misura di y si risale a Wγp . L’inversione della direzione dei fasci a circa metà del run p-Pb nel 2013, ha permesso di studiare intervalli di rapidità corrispondenti prima a Wγp = 20-40 GeV e poi a Wγp ~ 700 GeV.
Physical Review Letters ha appena accettato per la pubblicazione una misura di ALICE sulla sezione d’urto di fotoproduzione della J/Ψ in interazioni p-Pb, con un contributo significativo della sezione INFN di Bologna, che ha partecipato all’analisi dei dati e alla scrittura del lavoro.
Questa linea di ricerca è fortemente radicata nella nostra sezione INFN. In passato alcuni colleghi del gruppo Zeus-Bologna avevano infatti misurato la sezione d'urto del processo γ+ p → J/Ψ + p fino a energie nel centro di massa Wγp ~ 290 GeV: le misure della sezione d’urto in funzione di Wγp nell’intervallo di energia 25-290 GeV, erano ben rappresentati da una legge di potenza. L’aumento della sezione d’urto in funzione di Wγp è descritta dai modelli basati sulla pQCD e puó essere interpretata come un’aumento della densità dei gluoni nel protone al diminuire della x di Feynman.
Per quanto riguarda la misura di ALICE, la conversione dalla sezione d’urto studiata p + Pb → p + Pb + J/Ψ nella sezione d’urto del processo γ+ p → J/Ψ + p è ottenuta tramite Monte Carlo: il flusso di fotoni emessi dallo ione Piombo e’ calcolabile con la QED con un errore sistematico inferiore al 10% (la misura effettuata da ALICE con una precisione del 10-13 % per la sezione d’urto del processo Pb + Pb → e+e- + Pb + Pb è in accordo con le simulazioni di Monte Carlo che implementano la QED al leading order entro 1σ).
I dati ottenuti da ALICE ad energie Wγp ~ 20, 30 e 40 GeV (quadrati rossi) e quelli ottenuti a Wγp ~ 700 GeV (losanga rossa) sono ben rappresentati da una legge di potenza con parametri completamente compatibili, entro gli errori, con quelli misurati precedentemente ad energie inferiori dagli esperimenti di HERA. Non esiste pertanto evidenza di alcun “cambio di regime” rispetto alle collisioni osservate da Zeus e da H1 nelle interazioni e-p.
In conclusione, nei limiti della precisione attuale, non emerge ancora alcune segnale evidente di gluon saturation nelle interazioni p-Pb a √s = 5.02 TeV. L’eventuale aumento di energia nelle interazioni p-Pb nel run 2 di LHC (opzione in discussione) permetterebbe di cercare la gluon saturation a valori ancora piu’ bassi di x di Feynman.
Maggiori informazioni su :
http://cerncourier.com/cws/article/cern/58915
http://arxiv.org/abs/1406.7819
