LHCf探测器：13TeV质子-质子碰撞中正向光子产生截面测量及其模型对比

在本研究中，标题"使用LHCf检测器在s = 13TeV的质子-质子碰撞中测量前向光子产生截面"聚焦于在大型强子对撞机（Large Hadron Collider, LHC）的13 TeV质子-质子碰撞实验中，LHCf（Large Hadron Collider Forward）探测器的一项关键测量。LHCf是一个专门设计来研究高能粒子碰撞前沿效应的实验设备，它主要关注在η > 10.94和8.99 > η > 8.81这两个狭义上的"前向"（forward）区间的光子（gamma rays）产生截面。 研究者们基于2015年6月收集的0.191 nb^-1 数据进行了深入分析，并将实验结果与几种超强相互作用模型（hadronic interaction models）的预测进行了对比。这些模型在超高能宇宙射线的空气淋浴模拟中起着重要作用，比如QGSJet-II-04, EPOS-LHC, Sibyll 2.3c, 和DPMJET-III等。值得注意的是，尽管这些模型的预测与实验数据存在一定的差距，但EPOS-LHC模型在所有模型中表现出了最佳的一致性，这表明其可能在理解这类极端条件下粒子行为时具有一定优势。 EPOS-LHC，作为其中的一个理论框架，考虑了量子色动力学（Quantum Chromodynamics, QCD）和非线性效应，对于粒子碰撞过程中的光子生成具有独特的解释能力。此次测量的结果不仅提供了实验验证的重要数据，还可能为改进和优化这些模型提供了宝贵的线索，从而推动对高能物理学和宇宙线物理的理解。 此外，该研究采用了开放获取的方式发布，这意味着研究成果可以无限制地访问和共享，促进了科学知识的广泛传播。通过将实验数据与理论模型的比较，本研究加深了我们对基本粒子相互作用和能量极高的宇宙现象的认识，对于未来高能物理实验的设计和理论发展具有重要意义。