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Produção difrativa de J/ψ em
altas energias
Mairon Melo Machadoa, Maria Beatriz Gay Ducatia,
Magno Valério Trindade Machadob
High Energy Phenomenology Group, GFPAE
aIF – UFRGS, Porto Alegre,~Rio Grande do Sul
bUNIPAMPA, Bagé, Rio Grande do Sul
[email protected]
www.if.ufrgs.br/gfpae
Motivações
•
Estudo da seção de choque inclusiva e difrativa
p  p  p  J /  X
•
•
•
•
•
Estudo do mecanismo de cor baseado no formalismo de fatorização da
Cromodinâmica Não Relativística (NRQCD)
Estudo da trajetória do Pomeron
espalhamento difrativo
Estudo de processos difrativos duros
Schlein
fenomenologia descreve o
modelo de Ingelman-
Investigação dos efeitos de múltiplos espalhamentos de Pomeron com
o fator da probabilidade de sobrevivência da lacuna de rapidez
Análises usando uma recente parametrização para a função de
estrutura do Pomeron
F2D (3) ( xIP ,  , Q 2 )
H1 Collaboration
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Processos difrativos
•
Lacunas de rapidez (y)
•
Colisões hádron-hádron
ausência de partículas
1%
1 E  pz
y  ln
2 E  pz
•
pz
Pomeron
Momentum do próton
troca de número quântico do vácuo
• Medidas do colisor HERA (DESY) (Colaborações H1 e Zeus)
• DDIS contribui significativamente para a seção de choque
eventos visíveis em pequeno-x
 10% dos
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Cromodinâmica Quântica (QCD)
• Dinâmica de quarks e glúons (interações fortes)
• Carga de cor
Quarks spin = ½ 0
Quarks
Glúons
Sabor
Massa
GeV/c2
Carga
Tensor
intensidade
u up
0.003
2/3
d down
0.006
-1/3
a  1,..., N c2  1 Índice de cor indicando o número de
c charm
1.3
2/3
s
0.1
-1/3
t top
175
2/3
b bottom
4.8
-1/3
glúons, fabc são as constantes de
estrutura e Nc é o número de cores
• Confinamento em baixas energias
• Liberdade assintótica em altas energias
strange
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Pártons
• Nucleons são compostos por pártons
• Nucleons compostos por três quarks chamados quarks de
valência
• Resultados experimentais mostram que parte do momentum total
do nucleon é portada pelos quarks
• Momentum faltante atribuído aos glúons
• Responsáveis pela ligação dos quarks
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Diffractive DIS at HERA
• Q : 4-momentum trocado
2
DIS inclusivo:
Prova a estrutura
partônica do próton
• W:  p energia de centro de massa
• x: fração de momentum p carregado
pelo quark
• xIP: fração de momentum p carregado
X
DIS difrativo:
Prova a estrutura do
Pomeron
X
pelo Pomeron (IP)
q  ( p  p' ) Q 2  M X2
x IP 
 2
q p
Q W 2
• β: fração de momentum IP carregado
pelo quark
Q2
Q2
x

 2

2q  ( p  p' ) Q  M X2 xIP
d
d
   dxIP g ( xIP )  dET f a / IP ( xa ) f b / p ( xb )
de a ,b
dq
• fa/IP é a distribuição de pártons no Pomeron
• g(xIP) é o fluxo de Pomeron
Modelo Ingelman-Schlein
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Processo Inclusivo
• Seção de choque para um processo em que pártons de dois hádrons
(A e B) interagem para a produção de J/ψ
d
b
dt
xa e xb são as frações de momentum dos nucleons portadas pelos
pártons
p  p  p  J /  X
•
d 18   dxa  dx f a / p ( xa ) f b / p ( xb )
• fi/h é a função de distribuição partônica (PDF) de um párton com sabor
i = a,b no hádron h = A, B
d
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Seção de choque difrativa para J/ψ
•
Distribuições em pT de léptons na seção de choque difrativa de J/ψ
• fg/IP é a distribuição de glúons no
Pomeron – parametrização
experimental para a função de
estrutura do Pomeron (H1) e fIP/p é o
fluxo de Pomeron
• Seção de choque inclusiva
xIP = 1
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Seções de choque singleto e octeto
uˆ  m2  s x1 E  PT sh 
• Largura de decaimento parcial
• ec2=2/3; M = 3.096 GeV; α = g
ψ
s
 = 0.05084
s
2
/ 4π
E  m2  PT2ch 2
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Probabilidade de sobrevivência da lacuna de rapidez (GSP)
• Atualmente é um assunto de altíssimo interesse teórico e experimental
• Lacuna de rapidez
região do espaço angular sem detecção de
partículas
• Probabilidade de sobrevivência
preenchimento da lacuna por
hádrons produzidos nas interações pelas partículas remanescente
| S | 2 
2
2
s
d
b
|
A
(
s
,
b
)
|
P
(b, s)

2
2
d
b
|
A
(
s
,
b
)
|

• A(s,b) é a amplitude (no parâmetro de espaço) do processo de interesse
partciualr na energia de centro de massa
s
• PS(s,b) é a probabilidade de que não ocorra interações inelásticas entre os
hádrons espalhados
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Modelo KMR
• GSP KMR em múltiplos canais
• inserção de loop de píons na trajetóia
do Pomeron
• forma não exponencial do vértice
próton Pomeron  (t)
• Correções absortivas associadas
com a eikonalização

R Tevatron (%)
| e | 1.1
4.0 | e | 2.1
central
forward
R LHC (%)
0.48
0.15
0.28
0.09
J /  


d iff
R



WJ
inc
/  

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Resultados
LHC
Tevatron
inctot
diftot
• Linhas negras superiores (inclusivo singleto) e vermelhas tracejadas (difrativo
singleto)
sem GPS
• Contribuição octeto domina (próximo ao valor total)
This work
Ref. 2
R Tevatron (%)
0.37
0.38
R LHC (%)
0.12
-
*
R LHC = 0.42%
R Tevatron = 0.61%
* Média de pseudo-rapidez (central e
forward)
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Conclusões
•
•
Cálculos de processos de hadroprodução difrativa de J/ψ e distribuições de
momentum
Uso de uma recente distribuição para a distribuição partônica do Pomeron
(H1 Collaboration – DESY – HERA) e estimativas teóricas para a
probabilidade de sobrevivência da lacuna de rapidez
•
Taxa de seção de choque difrativa/inclusiva diminui usando GSP
•
Acordo com outra predição fenomenológica
•
Melhora nas descrições dos dados usando GSP
•
Observável que pode ser utilizado para testar futuras extrações das PDF’s
•
Verficação do formalismo de fatorização NRQCD
•
Aplicação da probabilidade de sobrevivência da lacuna de rapidez deve ser
feita
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Bibliografia
• COOPER, F. et al PRL 93 (2004) 171801
• XU, J. S. ; PENG, H. A.. PRD 59 (1999) 014028
• CHO, P., LEIBOVICH, A. PRD 53, 6203 (1995)
• MACHADO, M. M., GAY DUCATI, M. B. MACHADO, M. V. T. PRD 75, 11403
(2007)
• CHEHIME, H. et al PLB 286, 392 (1992)
• BJORKEN, J. D. PRD 47, 101 (1992)
• KHOZE, V. A., MARTIN, A. D., RYSKIN, M. G. Eur. Phys. J. C. 26 229 (2002)
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