ATLAS实验：13 TeV pp碰撞中孤立光子截面的测量

"这篇论文是ATLAS合作组在2019年发表的，测量了在13 TeV质心能量的pp碰撞中产生的孤立光子的包含截面。研究基于LHC上ATLAS探测器收集的36.1 fb -1的综合光度数据。该实验详细分析了光子的横向能量及其伪快速度对截面的影响。" 在高能物理领域，特别是在粒子物理学中，光子是标准模型中电磁相互作用的主要信使粒子。这篇论文的标题和描述揭示了研究人员在13 TeV质心能量的质子-质子碰撞中对孤立光子产生的详细研究。"孤立光子"是指那些在产生后没有被其他带电粒子强烈影响的光子，因此它们的特性更能反映初始碰撞的性质。 光子的横向能量（Et）和伪快速度（η）是描述粒子在探测器中轨迹的重要量。伪快速度是粒子在实验室坐标系中的速度方向与正z轴之间的角度的对数，而横向能量是光子在垂直于碰撞轴方向上的能量。实验中，他们分别在不同伪快速度和横向能量区域测量了光子的微分截面，这有助于理解高能碰撞的动态过程。 论文指出，这些测量结果与多种QCD（量子色动力学）计算进行了比较，包括Jetphox、Sherpa和Nnlojet的次领先阶（NLO）和次次领先阶（NNLO）计算。QCD是描述强相互作用的标准理论，这些计算用于预测高能碰撞中粒子的产生概率。通过比较实验数据和理论预测，可以检验QCD的准确性和适用范围。 文中提到的"质子parton分布函数"（PDFs）是计算这些截面的关键输入，它们描述了质子内部携带部分子（夸克和胶子）的概率分布。不同的PDF参数化可能导致预测的差异，因此将测量结果与多种PDF的计算进行对比，有助于更精确地约束PDFs，进一步完善我们对强相互作用的理解。 这项工作对于理解高能粒子碰撞过程中光子的产生机制，以及验证和发展QCD理论都具有重要意义。实验数据与理论计算的良好吻合表明，当前的QCD框架能够有效地描述这些高能过程，但仍然需要持续的实验验证来不断优化理论模型。