ALICE实验:5.02 TeV超外围p-Pb碰撞中J/ψ光子产生能区依赖性研究

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ALICE合作组织在一篇发布于《欧洲物理期刊C》(Eur.Phys.J.C)2019年第79卷的文章中,详细报告了他们在超外设p-Pb碰撞中对$$ \mathrm{J}/\psi $$矢量介子的光子产生能量依赖性的测量结果。这项研究是在质心能量为$$ \sqrt{s_{\mathrm{\scriptscriptstyle NN}}} = 5.02 $$ TeV的条件下进行的,即每个核子对的质心能量达到5.02 TeV。文章的DOI是10.1140/epjc/s10052-019-6816-2,并且具有开放访问的特性。 在这项实验中,ALICE团队利用CERN的设施,通过检测$$ \mathrm{J}/\psi $$衰变成电子对($$ e^+e^- $$)和μ子对($$ \mu^+\mu^- $$)的事件,研究了$$ \mathrm{J}/\psi $$在负rapidity值(-2.5至2.7)范围内的光子产生截面与能量的关系。这个rapidity范围对应着γp质心系中的能量区间40<Wγp<550 GeV。 研究结果显示,$$ \mathrm{J}/\psi $$的独家光子产生截面随着能量的增加遵循一个幂律依赖关系。这些测量结果与之前HERA和LHC的实验数据相一致,并且被用来对比和验证几种理论模型。分析表明,这些新测量的数据与先前的测量结果兼容,提供了对高能重离子碰撞中$$ \mathrm{J}/\psi $$产生机制更深入的理解,特别是在ultra-peripheral碰撞这一特殊环境下。 在超外设碰撞中,由于相互作用的核子仅发生电磁相互作用,而不涉及强相互作用,这样的环境为研究高能光子与核子的相互作用提供了独特的机会。$$ \mathrm{J}/\psi $$作为重夸克对的束缚态,其产生过程能够揭示强子内部的夸克结构以及QCD(量子色动力学)在极端条件下的行为。 ALICE的这项工作不仅加深了我们对高能粒子碰撞的理解,也为未来的研究,比如在高能量下重离子碰撞中的夸克胶子等离子体(Quark-Gluon Plasma, QGP)性质探索,提供了宝贵的数据基础。此外,这些测量结果还可能对天体物理学中涉及高能宇宙线的光子与星际介质相互作用的研究有所启示。