Associated Z + J/ψ production as a probe of multiparton interactions in the forward region
13 TeV पर प्रोटॉन-प्रोटॉन टकरावों से प्राप्त LHCb डेटा का उपयोग करते हुए, यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि फॉरवर्ड क्षेत्र में संबद्ध Z + J/ψ उत्पादन मल्टीपार्टन इंटरैक्शन द्वारा प्रधान है, जो 16.6±4.7 mb का एक प्रभावी क्रॉस-सेक्शन प्रदान करता है जो छोटे ब्योर्केन-x पर प्रोटॉन की अनुप्रस्थ स्थानिक संरचना पर नए प्रतिबंध प्रदान करता है।
मूल लेखक: LHCb collaboration, R. Aaij, A. S. W. Abdelmotteleb, C. Abellan Beteta, F. Abudinén, T. Ackernley, A. A. Adefisoye, B. Adeva, M. Adinolfi, P. Adlarson, C. Agapopoulou, C. A. Aidala, Z. Ajaltouni, S. Akar, K. Akiba, M. Akthar, P. Albicocco, J. Albrecht, R. Aleksiejunas, F. Alessio, P. Alvarez Cartelle, R. Amalric, S. Amato, J. L. Amey, Y. Amhis, L. An, L. Anderlini, M. Andersson, P. Andreola, M. Andreotti, S. Andres Estrada, A. Anelli, D. Ao, C. Arata, F. Archilli, Z. Areg, M. Argenton, S. Arguedas Cuendis, L. Arnone, A. Artamonov, M. Artuso, E. Aslanides, R. Ataíde Da Silva, M. Atzeni, B. Audurier, J. A. Authier, D. Bacher, I. Bachiller Perea, S. Bachmann, M. Bachmayer, J. J. Back, P. Baladron Rodriguez, V. Balagura, A. Balboni, W. Baldini, Z. Baldwin, L. Balzani, H. Bao, J. Baptista de Souza Leite, C. Barbero Pretel, M. Barbetti, I. R. Barbosa, R. J. Barlow, M. Barnyakov, S. Barsuk, W. Barter, J. Bartz, S. Bashir, B. Batsukh, P. B. Battista, A. Bavarchee, A. Bay, A. Beck, M. Becker, F. Bedeschi, I. B. Bediaga, N. A. Behling, S. Belin, A. Bellavista, K. Belous, I. Belov, I. Belyaev, G. Benane, G. Bencivenni, E. Ben-Haim, A. Berezhnoy, R. Bernet, S. Bernet Andres, A. Bertolin, F. Betti, J. Bex, O. Bezshyyko, S. Bhattacharya, M. S. Bieker, N. V. Biesuz, A. Biolchini, M. Birch, F. C. R. Bishop, A. Bitadze, A. Bizzeti, T. Blake, F. Blanc, J. E. Blank, S. Blusk, V. Bocharnikov, J. A. Boelhauve, O. Boente Garcia, T. Boettcher, A. Bohare, A. Boldyrev, C. Bolognani, R. Bolzonella, R. B. Bonacci, N. Bondar, A. Bordelius, F. Borgato, S. Borghi, M. Borsato, J. T. Borsuk, E. Bottalico, S. A. Bouchiba, M. Bovill, T. J. V. Bowcock, A. Boyer, C. Bozzi, J. D. Brandenburg, A. Brea Rodriguez, N. Breer, J. Brodzicka, J. Brown, D. Brundu, E. Buchanan, M. Burgos Marcos, A. T. Burke, C. Burr, C. Buti, J. S. Butter, J. Buytaert, W. Byczynski, S. Cadeddu, H. Cai, Y. Cai, A. Caillet, R. Calabrese, S. Calderon Ramirez, L. Calefice, M. Calvi, M. Calvo Gomez, P. Camargo Magalhaes, J. I. Cambon Bouzas, P. Campana, A. C. Campos, A. F. Campoverde Quezada, Y. Cao, S. Capelli, M. Caporale, L. Capriotti, R. Caravaca-Mora, A. Carbone, L. Carcedo Salgado, R. Cardinale, A. Cardini, P. Carniti, L. Carus, A. Casais Vidal, R. Caspary, G. Casse, M. Cattaneo, G. Cavallero, V. Cavallini, S. Celani, I. Celestino, S. Cesare, A. J. Chadwick, I. Chahrour, H. Chang, M. Charles, Ph. Charpentier, E. Chatzianagnostou, R. Cheaib, M. Chefdeville, C. Chen, J. Chen, S. Chen, Z. Chen, A. Chen Hu, M. Cherif, A. Chernov, S. Chernyshenko, X. Chiotopoulos, V. Chobanova, M. Chrzaszcz, A. Chubykin, V. Chulikov, P. Ciambrone, X. Cid Vidal, G. Ciezarek, P. Cifra, P. E. L. Clarke, M. Clemencic, H. V. Cliff, J. Closier, C. Cocha Toapaxi, V. Coco, J. Cogan, E. Cogneras, L. Cojocariu, S. Collaviti, P. Collins, T. Colombo, M. Colonna, A. Comerma-Montells, L. Congedo, J. Connaughton, A. Contu, N. Cooke, G. Cordova, C. Coronel, I. Corredoira, A. Correia, G. Corti, J. Cottee Meldrum, B. Couturier, D. C. Craik, M. Cruz Torres, M. Cubero Campos, E. Curras Rivera, R. Currie, C. L. Da Silva, S. Dadabaev, X. Dai, E. Dall'Occo, J. Dalseno, C. D'Ambrosio, J. Daniel, G. Darze, A. Davidson, J. E. Davies, O. De Aguiar Francisco, C. De Angelis, F. De Benedetti, J. de Boer, K. De Bruyn, S. De Capua, M. De Cian, U. De Freitas Carneiro Da Graca, E. De Lucia, J. M. De Miranda, L. De Paula, M. De Serio, P. De Simone, F. De Vellis, J. A. de Vries, F. Debernardis, D. Decamp, S. Dekkers, L. Del Buono, B. Delaney, J. Deng, V. Denysenko, O. Deschamps, F. Dettori, B. Dey, P. Di Nezza, I. Diachkov, S. Didenko, S. Ding, Y. Ding, L. Dittmann, V. Dobishuk, A. D. Docheva, A. Doheny, C. Dong, A. M. Donohoe, F. Dordei, A. C. dos Reis, A. D. Dowling, L. Dreyfus, W. Duan, P. Duda, L. Dufour, V. Duk, P. Durante, M. M. Duras, J. M. Durham, O. D. Durmus, A. Dziurda, A. Dzyuba, S. Easo, E. Eckstein, U. Egede, A. Egorychev, V. Egorychev, S. Eisenhardt, E. Ejopu, L. Eklund, M. Elashri, D. Elizondo Blanco, J. Ellbracht, S. Ely, A. Ene, J. Eschle, T. Evans, F. Fabiano, S. Faghih, L. N. Falcao, B. Fang, R. Fantechi, L. Fantini, M. Faria, K. Farmer, F. Fassin, D. Fazzini, L. Felkowski, C. Feng, M. Feng, A. Fernandez Casani, M. Fernandez Gomez, A. D. Fernez, F. Ferrari, F. Ferreira Rodrigues, M. Ferrillo, M. Ferro-Luzzi, S. Filippov, R. A. Fini, M. Fiorini, M. Firlej, K. L. Fischer, D. S. Fitzgerald, C. Fitzpatrick, T. Fiutowski, F. Fleuret, A. Fomin, M. Fontana, L. A. Foreman, R. Forty, D. Foulds-Holt, V. Franco Lima, M. Franco Sevilla, M. Frank, E. Franzoso, G. Frau, C. Frei, D. A. Friday, J. Fu, Q. Führing, T. Fulghesu, G. Galati, M. D. Galati, A. Gallas Torreira, D. Galli, S. Gambetta, M. Gandelman, P. Gandini, B. Ganie, H. Gao, R. Gao, T. Q. Gao, Y. Gao, Y. Gao, Y. Gao, L. M. Garcia Martin, P. Garcia Moreno, J. García Pardiñas, P. Gardner, L. Garrido, C. Gaspar, A. Gavrikov, L. L. Gerken, E. Gersabeck, M. Gersabeck, T. Gershon, S. Ghizzo, Z. Ghorbanimoghaddam, F. I. Giasemis, V. Gibson, H. K. Giemza, A. L. Gilman, M. Giovannetti, A. Gioventù, L. Girardey, M. A. Giza, F. C. Glaser, V. V. Gligorov, C. Göbel, L. Golinka-Bezshyyko, E. Golobardes, D. Golubkov, A. Golutvin, S. Gomez Fernandez, W. Gomulka, F. Goncalves Abrantes, I. Gonçales Vaz, M. Goncerz, G. Gong, J. A. Gooding, I. V. Gorelov, C. Gotti, E. Govorkova, J. P. Grabowski, L. A. Granado Cardoso, E. Graugés, E. Graverini, L. Grazette, G. Graziani, A. T. Grecu, N. A. Grieser, L. Grillo, S. Gromov, C. Gu, M. Guarise, L. Guerry, A. -K. Guseinov, E. Gushchin, Y. Guz, T. Gys, K. Habermann, T. Hadavizadeh, C. Hadjivasiliou, G. Haefeli, C. Haen, S. Haken, G. Hallett, P. M. Hamilton, J. Hammerich, Q. Han, X. Han, S. Hansmann-Menzemer, L. Hao, N. Harnew, T. J. Harris, M. Hartmann, S. Hashmi, J. He, N. Heatley, A. Hedes, F. Hemmer, C. Henderson, R. Henderson, R. D. L. Henderson, A. M. Hennequin, K. Hennessy, L. Henry, J. Herd, P. Herrero Gascon, J. Heuel, A. Heyn, A. Hicheur, G. Hijano Mendizabal, J. Horswill, R. Hou, Y. Hou, D. C. Houston, N. Howarth, W. Hu, X. Hu, W. Hulsbergen, R. J. Hunter, M. Hushchyn, D. Hutchcroft, M. Idzik, D. Ilin, P. Ilten, A. Iniukhin, A. Iohner, A. Ishteev, K. Ivshin, H. Jage, S. J. Jaimes Elles, S. Jakobsen, T. Jakoubek, E. Jans, B. K. Jashal, A. Jawahery, C. Jayaweera, A. Jelavic, V. Jevtic, Z. Jia, E. Jiang, X. Jiang, Y. Jiang, Y. J. Jiang, E. Jimenez Moya, N. Jindal, M. John, A. John Rubesh Rajan, D. Johnson, C. R. Jones, S. Joshi, B. Jost, J. Juan Castella, N. Jurik, I. Juszczak, K. Kalecinska, D. Kaminaris, S. Kandybei, M. Kane, Y. Kang, C. Kar, M. Karacson, A. Kauniskangas, J. W. Kautz, M. K. Kazanecki, F. Keizer, M. Kenzie, T. Ketel, B. Khanji, A. Kharisova, S. Kholodenko, G. Khreich, F. Kiraz, T. Kirn, V. S. Kirsebom, S. Klaver, N. Kleijne, A. Kleimenova, D. K. Klekots, K. Klimaszewski, M. R. Kmiec, T. Knospe, R. Kolb, S. Koliiev, L. Kolk, A. Konoplyannikov, P. Kopciewicz, P. Koppenburg, A. Korchin, I. Kostiuk, O. Kot, S. Kotriakhova, E. Kowalczyk, A. Kozachuk, P. Kravchenko, L. Kravchuk, O. Kravcov, M. Kreps, P. Krokovny, W. Krupa, W. Krzemien, O. Kshyvanskyi, S. Kubis, M. Kucharczyk, V. Kudryavtsev, E. Kulikova, A. Kupsc, V. Kushnir, B. Kutsenko, J. Kvapil, I. Kyryllin, D. Lacarrere, P. Laguarta Gonzalez, A. Lai, A. Lampis, D. Lancierini, C. Landesa Gomez, J. J. Lane, G. Lanfranchi, C. Langenbruch, J. Langer, T. Latham, F. Lazzari, C. Lazzeroni, R. Le Gac, H. Lee, R. Lefèvre, A. Leflat, S. Legotin, M. Lehuraux, E. Lemos Cid, O. Leroy, T. Lesiak, E. D. Lesser, B. Leverington, A. Li, C. Li, C. Li, H. Li, J. Li, K. Li, L. Li, M. Li, P. Li, P. -R. Li, Q. Li, T. Li, T. Li, Y. Li, Y. Li, Y. Li, Z. Lian, Q. Liang, X. Liang, Z. Liang, S. Libralon, A. Lightbody, C. Lin, T. Lin, R. Lindner, H. Linton, R. Litvinov, D. Liu, F. L. Liu, G. Liu, K. Liu, S. Liu, W. Liu, Y. Liu, Y. Liu, Y. L. Liu, G. Loachamin Ordonez, I. Lobo, A. Lobo Salvia, A. Loi, T. Long, F. C. L. Lopes, J. H. Lopes, A. Lopez Huertas, C. Lopez Iribarnegaray, S. López Soliño, Q. Lu, C. Lucarelli, D. Lucchesi, M. Lucio Martinez, Y. Luo, A. Lupato, E. Luppi, K. Lynch, S. Lyu, X. -R. Lyu, G. M. Ma, H. Ma, S. Maccolini, F. Machefert, F. Maciuc, B. Mack, I. Mackay, L. M. Mackey, L. R. Madhan Mohan, M. J. Madurai, D. Magdalinski, D. Maisuzenko, J. J. Malczewski, S. Malde, L. Malentacca, A. Malinin, T. Maltsev, G. Manca, G. Mancinelli, C. Mancuso, R. Manera Escalero, F. M. Manganella, D. Manuzzi, D. Marangotto, J. F. Marchand, R. Marchevski, U. Marconi, E. Mariani, S. Mariani, C. Marin Benito, J. Marks, A. M. Marshall, L. Martel, G. Martelli, G. Martellotti, L. Martinazzoli, M. Martinelli, D. Martinez Gomez, D. Martinez Santos, F. Martinez Vidal, A. Martorell i Granollers, A. Massafferri, R. Matev, A. Mathad, V. Matiunin, C. Matteuzzi, K. R. Mattioli, A. Mauri, E. Maurice, J. Mauricio, P. Mayencourt, J. Mazorra de Cos, M. Mazurek, D. Mazzanti Tarancon, M. McCann, N. T. McHugh, A. McNab, R. McNulty, B. Meadows, S. E. R. Medaer, D. Melnychuk, D. Mendoza Granada, P. Menendez Valdes Perez, F. M. Meng, M. Merk, A. Merli, L. Meyer Garcia, D. Miao, H. Miao, M. Mikhasenko, D. A. Milanes, A. Minotti, E. Minucci, T. Miralles, B. Mitreska, D. S. Mitzel, R. Mocanu, A. Modak, L. Moeser, R. D. Moise, E. F. Molina Cardenas, T. Mombächer, M. Monk, T. Monnard, S. Monteil, A. Morcillo Gomez, G. Morello, M. J. Morello, M. P. Morgenthaler, A. Moro, J. Moron, W. Morren, A. B. Morris, A. G. Morris, R. Mountain, Z. Mu, E. Muhammad, F. Muheim, M. Mulder, K. Müller, F. Muñoz-Rojas, R. Murta, V. Mytrochenko, P. Naik, T. Nakada, R. Nandakumar, T. Nanut, G. Napoletano, I. Nasteva, M. Needham, E. Nekrasova, N. Neri, S. Neubert, N. Neufeld, P. Neustroev, J. Nicolini, D. Nicotra, E. M. Niel, N. Nikitin, L. Nisi, Q. Niu, B. K. Njoki, P. Nogarolli, P. Nogga, C. Normand, J. Novoa Fernandez, G. Nowak, C. Nunez, H. N. Nur, A. Oblakowska-Mucha, V. Obraztsov, T. Oeser, A. Okhotnikov, O. Okhrimenko, R. Oldeman, F. Oliva, E. Olivart Pino, M. Olocco, R. H. O'Neil, J. S. Ordonez Soto, D. Osthues, J. M. Otalora Goicochea, P. Owen, A. Oyanguren, O. Ozcelik, F. Paciolla, A. Padee, K. O. Padeken, B. Pagare, T. Pajero, A. Palano, L. Palini, M. Palutan, C. Pan, X. Pan, S. Panebianco, S. Paniskaki, G. Panshin, L. Paolucci, A. Papanestis, M. Pappagallo, L. L. Pappalardo, C. Pappenheimer, C. Parkes, D. Parmar, G. Passaleva, D. Passaro, A. Pastore, M. Patel, J. Patoc, C. Patrignani, A. Paul, C. J. Pawley, A. Pellegrino, J. Peng, X. Peng, M. Pepe Altarelli, S. Perazzini, D. Pereima, H. Pereira Da Costa, M. Pereira Martinez, A. Pereiro Castro, C. Perez, P. Perret, A. Perrevoort, A. Perro, M. J. Peters, K. Petridis, A. Petrolini, S. Pezzulo, J. P. Pfaller, H. Pham, L. Pica, M. Piccini, L. Piccolo, B. Pietrzyk, G. Pietrzyk, R. N. Pilato, D. Pinci, F. Pisani, M. Pizzichemi, V. M. Placinta, M. Plo Casasus, T. Poeschl, F. Polci, M. Poli Lener, A. Poluektov, N. Polukhina, I. Polyakov, E. Polycarpo, S. Ponce, D. Popov, K. Popp, S. Poslavskii, K. Prasanth, C. Prouve, D. Provenzano, V. Pugatch, A. Puicercus Gomez, G. Punzi, J. R. Pybus, Q. Qian, W. Qian, N. Qin, R. Quagliani, R. I. Rabadan Trejo, R. Racz, J. H. Rademacker, M. Rama, M. Ramírez García, V. Ramos De Oliveira, M. Ramos Pernas, M. S. Rangel, F. Ratnikov, G. Raven, M. Rebollo De Miguel, F. Redi, J. Reich, F. Reiss, Z. Ren, P. K. Resmi, M. Ribalda Galvez, R. Ribatti, G. Ricart, D. Riccardi, S. Ricciardi, K. Richardson, M. Richardson-Slipper, F. Riehn, K. Rinnert, P. Robbe, G. Robertson, E. Rodrigues, A. Rodriguez Alvarez, E. Rodriguez Fernandez, J. A. Rodriguez Lopez, E. Rodriguez Rodriguez, J. Roensch, A. Rogachev, A. Rogovskiy, D. L. Rolf, P. Roloff, V. Romanovskiy, A. Romero Vidal, G. Romolini, F. Ronchetti, T. Rong, M. Rotondo, S. R. Roy, M. S. Rudolph, M. Ruiz Diaz, R. A. Ruiz Fernandez, J. Ruiz Vidal, J. J. Saavedra-Arias, J. J. Saborido Silva, N. Sagidova, D. Sahoo, N. Sahoo, B. Saitta, M. Salomoni, I. Sanderswood, R. Santacesaria, C. Santamarina Rios, M. Santimaria, L. Santoro, E. Santovetti, A. Saputi, D. Saranin, A. Sarnatskiy, G. Sarpis, M. Sarpis, C. Satriano, A. Satta, M. Saur, D. Savrina, H. Sazak, F. Sborzacchi, A. Scarabotto, S. Schael, S. Scherl, M. Schiller, H. Schindler, M. Schmelling, B. Schmidt, N. Schmidt, S. Schmitt, H. Schmitz, O. Schneider, A. Schopper, N. Schulte, M. H. Schune, G. Schwering, B. Sciascia, A. Sciuccati, G. Scriven, I. Segal, S. Sellam, A. Semennikov, T. Senger, M. Senghi Soares, A. Sergi, N. Serra, L. Sestini, A. Seuthe, B. Sevilla Sanjuan, Y. Shang, D. M. Shangase, M. Shapkin, R. S. Sharma, I. Shchemerov, L. Shchutska, T. Shears, L. Shekhtman, J. Shen, Z. Shen, S. Sheng, V. Shevchenko, B. Shi, J. Shi, Q. Shi, W. S. Shi, Y. Shimizu, E. Shmanin, R. Shorkin, J. D. Shupperd, R. Silva Coutinho, G. Simi, S. Simone, M. Singha, I. Siral, N. Skidmore, T. Skwarnicki, M. W. Slater, E. Smith, M. Smith, L. Soares Lavra, M. D. Sokoloff, F. J. P. Soler, A. Solomin, A. Solovev, K. Solovieva, N. S. Sommerfeld, R. Song, Y. Song, Y. Song, Y. S. Song, F. L. Souza De Almeida, B. Souza De Paula, K. M. Sowa, E. Spadaro Norella, E. Spedicato, J. G. Speer, P. Spradlin, F. Stagni, M. Stahl, S. Stahl, S. Stanislaus, M. Stefaniak, O. Steinkamp, D. Strekalina, Y. Su, F. Suljik, J. Sun, J. Sun, L. Sun, D. Sundfeld, W. Sutcliffe, P. Svihra, V. Svintozelskyi, K. Swientek, F. Swystun, A. Szabelski, T. Szumlak, Y. Tan, Y. Tang, Y. T. Tang, M. D. Tat, J. A. Teijeiro Jimenez, A. Terentev, F. Terzuoli, F. Teubert, E. Thomas, D. J. D. Thompson, A. R. Thomson-Strong, H. Tilquin, V. Tisserand, S. T'Jampens, M. Tobin, T. T. Todorov, L. Tomassetti, G. Tonani, X. Tong, T. Tork, L. Toscano, D. Y. Tou, C. Trippl, G. Tuci, N. Tuning, L. H. Uecker, A. Ukleja, D. J. Unverzagt, A. Upadhyay, B. Urbach, A. Usachov, A. Ustyuzhanin, U. Uwer, V. Vagnoni, A. Vaitkevicius, V. Valcarce Cadenas, G. Valenti, N. Valls Canudas, J. van Eldik, H. Van Hecke, E. van Herwijnen, C. B. Van Hulse, R. Van Laak, M. van Veghel, G. Vasquez, R. Vazquez Gomez, P. Vazquez Regueiro, C. Vázquez Sierra, S. Vecchi, J. Velilla Serna, J. J. Velthuis, M. Veltri, A. Venkateswaran, M. Verdoglia, M. Vesterinen, W. Vetens, D. Vico Benet, P. Vidrier Villalba, M. Vieites Diaz, X. Vilasis-Cardona, E. Vilella Figueras, A. Villa, P. Vincent, B. Vivacqua, F. C. Volle, D. vom Bruch, N. Voropaev, K. Vos, C. Vrahas, J. Wagner, J. Walsh, E. J. Walton, G. Wan, A. Wang, B. Wang, C. Wang, G. Wang, H. Wang, J. Wang, J. Wang, J. Wang, J. Wang, M. Wang, N. W. Wang, R. Wang, X. Wang, X. Wang, X. W. Wang, Y. Wang, Y. Wang, Y. H. Wang, Z. Wang, Z. Wang, J. A. Ward, M. Waterlaat, N. K. Watson, D. Websdale, Y. Wei, Z. Weida, J. Wendel, B. D. C. Westhenry, C. White, M. Whitehead, E. Whiter, A. R. Wiederhold, D. Wiedner, M. A. Wiegertjes, C. Wild, G. Wilkinson, M. K. Wilkinson, M. Williams, M. J. Williams, M. R. J. Williams, R. Williams, S. Williams, Z. Williams, F. F. Wilson, M. Winn, W. Wislicki, M. Witek, L. Witola, T. Wolf, E. Wood, G. Wormser, S. A. Wotton, H. Wu, J. Wu, X. Wu, Y. Wu, Z. Wu, K. Wyllie, S. Xian, Z. Xiang, Y. Xie, T. X. Xing, A. Xu, L. Xu, M. Xu, Z. Xu, Z. Xu, Z. Xu, S. Yadav, K. Yang, X. Yang, Y. Yang, Y. Yang, Z. Yang, V. Yeroshenko, H. Yeung, H. Yin, X. Yin, C. Y. Yu, J. Yu, X. Yuan, Y Yuan, J. A. Zamora Saa, M. Zavertyaev, M. Zdybal, F. Zenesini, C. Zeng, M. Zeng, C. Zhang, D. Zhang, J. Zhang, L. Zhang, R. Zhang, S. Zhang, S. L. Zhang, Y. Zhang, Y. Z. Zhang, Z. Zhang, Y. Zhao, A. Zhelezov, S. Z. Zheng, X. Z. Zheng, Y. Zheng, T. Zhou, X. Zhou, Y. Zhou, V. Zhovkovska, L. Z. Zhu, X. Zhu, X. Zhu, Y. Zhu, V. Zhukov, J. Zhuo, D. Zuliani
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प्रोटॉन की कल्पना करें, जो हर परमाणु के केंद्र में स्थित एक सूक्ष्म कण है, इसे एक ठोस संगमरमर के रूप में नहीं, बल्कि एक हलचल भरे, त्रि-आयामी शहर के रूप में देखें। इस शहर के भीतर "पार्टोंस" (क्वार्क्स और ग्लूऑन्स) रहते हैं, जो नागरिकों की तरह हैं। हम जानते हैं कि ये नागरिक आगे और पीछे कैसे चलते हैं (उनका संवेग), लेकिन हम यह बहुत कम जानते हैं कि वे शहर की चौड़ाई में कितने फैले हुए हैं (उनका अनुप्रस्थ स्थानिक वितरण या ट्रांसवर्स स्पेशियल डिस्ट्रीब्यूशन)।
CERN के LHCb प्रयोग का यह शोध पत्र एक हाई-स्पीड कैमरे को उस शहर में भेजने जैसा है, जो यह तस्वीर लेने के लिए भेजा गया है कि जब दो प्रोटॉन-शहर प्रकाश की गति के करीब टकराते हैं, तो उसके नागरिक आपस में कैसे क्रिया करते हैं।
यहाँ उन्होंने जो पाया है, उसका सरल विवरण दिया गया है:
बड़ी टक्कर और "डबल-डेट" थ्योरी
जब लार्ज हैड्रोन कोलाइडर (LHC) में दो प्रोटॉन आपस में टकराते हैं, तो आमतौर पर यह उम्मीद की जाती है कि वे केवल एक बार परस्पर क्रिया करेंगे। इसे ऐसे समझें जैसे दो लोग भीड़भाड़ वाले गलियारे में एक-दूसरे से टकराते हैं और हाथ मिलाते हैं। इसे सिंगल-पार्टन स्कैटरिंग (SPS) कहा जाता है।
हालाँकि, वैज्ञानिक कुछ दुर्लभ चीज़ की तलाश कर रहे थे: एक "डबल-डेट"। यह वह स्थिति है जहाँ, एक ही टक्कर में, नागरिकों के दो अलग-अलग जोड़े स्वतंत्र रूप से एक ही समय में क्रिया करते हैं। इसे डबल-पार्टन स्कैटरिंग (DPS) कहा जाता है। यह वैसा ही है जैसे दो लोग टकराते हैं, हाथ मिलाते हैं, और ठीक उसी क्षण, उनके पास खड़े उनके दो दोस्त भी आपस में टकराते हैं और हाथ मिलाते हैं।
प्रयोग: एक दुर्लभ जोड़ी को पकड़ना
इस "डबल-डेट" (DPS) के प्रमाण खोजने के लिए, LHCb टीम ने टक्कर से उत्पन्न होने वाले कणों के एक बहुत ही विशिष्ट और दुर्लभ संयोजन की तलाश की:
- एक Z बोसोन (एक भारी कण जो कमजोर बल के संदेशवाहक के रूप में कार्य करता है)।
- एक J/ψ मेसॉन (एक कण जो एक चार्म क्वार्क और एक एंटी-चार्म क्वार्क से बना होता है)।
उन्होंने इन्हें "फॉरवर्ड रीजन" में खोजा, जो शहर के केंद्र के बजाय शहर के किनारे को देखने जैसा है। यह एक विशेष स्थान है जहाँ "नागरिक" (पार्टोंस) प्रोटॉन के सापेक्ष बहुत धीमी गति से चल रहे होते हैं, एक ऐसा क्षेत्र जिसे वैज्ञानिक "स्मॉल-एक्स" (small-x) कहते हैं।
आश्चर्य: यह केवल एक साधारण टक्कर नहीं है
टीम ने 2016 से 2018 तक का डेटा एकत्र किया (लगभग 5.1 "इनवर्स फेमटोबार्न्स" का डेटा, जो टक्करों की एक विशाल मात्रा है)। उन्हें इस Z + J/ψ जोड़ी के बनने के 56 स्पष्ट उदाहरण मिले।
जब उन्होंने "सिंगल-पार्टन स्कैटरिंग" सिद्धांत (यह विचार कि यह केवल एक बड़ी अंतःक्रिया थी) के साथ तुलना की, तो सिद्धांत ने भविष्यवाणी की थी कि उन्हें केवल लगभग 0.1 घटनाएँ दिखनी चाहिए। इसके बजाय, उन्हें 5.5 घटनाएँ दिखीं।
उपमा: कल्पना कीजिए कि आप भीड़ में दो लोगों के हाथ मिलाने की संख्या का अनुमान लगाने की कोशिश कर रहे हैं। आपका गणित कहता है कि यह साल में एक बार होना चाहिए। लेकिन आप अंदर जाते हैं और देखते हैं कि यह एक घंटे में पाँच बार हो रहा है। आप महसूस करते हैं कि आपके गणित में कुछ कमी थी: लोग जोड़ों में एक साथ हाथ मिला रहे हैं, न कि केवल एक बड़े समूह की अंतःक्रिया के रूप में।
डेटा ने दिखाया कि इस विशिष्ट क्षेत्र में "डबल-डेट" (DPS) ही इस प्रक्रिया का मुख्य कारण है। सिंगल इंटरैक्शन (SPS) इतना कमजोर है कि वह जो हमने देखा उसे समझाने के लिए पर्याप्त नहीं है।
"शहर के लेआउट" को मापना
यह अध्ययन करके कि ये दोहरी अंतःक्रियाएँ कितनी बार होती हैं, वैज्ञानिक एक संख्या की गणना कर सकते हैं जिसे σeff (सिग्मा-एफ) कहा जाता है।
σeff को प्रोटॉन शहर में नागरिकों के कितने "घने" या "फैले हुए" होने के माप के रूप में समझें।
- यदि नागरिक केंद्र में कसकर पैक हैं, तो दोहरी अंतःक्रियाएँ अक्सर होती हैं, और संख्या छोटी होती है।
- यदि वे फैले हुए हैं, तो संख्या बड़ी होगी।
LHCb टीम ने इस संख्या की गणना 16.6 mb (मिलीबार्न्स) के रूप में की। यह संख्या भौतिकविदों को प्रोटॉन के आंतरिक भाग के भौतिक आकार और संरचना को समझने में मदद करती है।
यह क्यों महत्वपूर्ण है
यह एक अनूठी खोज है क्योंकि यह दो ऐसी चीजों को जोड़ती है जिनका पहले एक साथ अध्ययन नहीं किया गया था:
- उच्च ऊर्जा: Z बोसोन बहुत भारी है, जो एक "हार्ड स्केल" (एक हाई-रेज़ोल्यूशन कैमरे की तरह) प्रदान करता है।
- फॉरवर्ड रीजन: उन्होंने टक्कर के किनारे वाले हिस्से को देखा जहाँ "स्मॉल-एक्स" पार्टोंस रहते हैं।
पिछले अध्ययनों ने या तो केंद्र (जहाँ क्वार्क्स हावी होते हैं) या कम ऊर्जा वाले किनारे (जहाँ ग्लूऑन्स हावी होते हैं) को देखा था। यह अध्ययन उस अंतर को पाटता है, यह दिखाते हुए कि इस उच्च-ऊर्जा, किनारे वाले वातावरण में भी, "दोहरी अंतःक्रिया" का नियम लागू होता है।
निष्कर्ष
शोध पत्र यह निष्कर्ष निकालता है कि प्रोटॉन टक्करों के फॉरवर्ड रीजन में, Z बोसोन और J/ψ मेसॉन बनाने की प्रक्रिया लगभग पूरी तरह से एक ही समय में होने वाली दो स्वतंत्र अंतःक्रियाओं द्वारा संचालित होती है, न कि एक बड़ी अंतःक्रिया द्वारा।
यह वैज्ञानिकों को प्रोटॉन की 3D संरचना को मैप करने का एक नया, सीधा तरीका प्रदान करता है, जिससे पुष्टि होती है कि "प्रभावी क्रॉस-सेक्शन" (वह माप कि पार्टोंस कैसे ओवरलैप होते हैं) लगभग समान रहता है, चाहे आप प्रोटॉन के केंद्र को देख रहे हों या किनारे को, और चाहे आप उच्च या निम्न ऊर्जा का उपयोग कर रहे हों। यह पदार्थ की मौलिक संरचना को समझने के पहेली का एक नया हिस्सा है।
तकनीकी सारांश: फॉरवर्ड क्षेत्र में मल्टीपार्टन इंटरैक्शन के प्रोब के रूप में संबद्ध Z+J/ψ उत्पादन
समस्या और प्रेरणा
प्रोटॉन की त्रि-आयामी संरचना, विशेष रूप से इसके घटक पार्टोन्स का अनुप्रस्थ स्थानिक वितरण (transverse spatial distribution), क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स (QCD) का एक केंद्रीय विषय बना हुआ है। जबकि पार्टन वितरण फलन (PDFs) अनुदैर्ध्य संवेग (longitudinal momentum) को सीमित करते हैं, अनुप्रस्थ वितरणों, जिसमें ट्रांसवर्स-मोमेंटम-डिपेंडेंट (TMD) वितरण शामिल हैं, पर प्रयोगात्मक डेटा सीमित है। डबल-पार्टन स्कैटरिंग (DPS), जहाँ एक ही प्रोटॉन-प्रोटॉन टकराव में दो स्वतंत्र हार्ड इंटरैक्शन होते हैं, इस अनुप्रस्थ संरचना के प्रति संवेदनशीलता प्रदान करता है। σeff का प्रभावी क्रॉस-सेक्शन, जो DPS मापों से प्राप्त होता है, पार्टोन्स के अनुप्रस्थ ओवरलैप को दर्शाता है।
मौजूदा σeff माप काफी हद तक सुसंगत हैं लेकिन मुख्य रूप से सेंट्रल रैपिडिटी (central rapidities) पर क्वार्क-प्रधान तंत्रों की जांच करते हैं। सैद्धांतिक अध्ययन सुझाव देते हैं कि σeff अंतर्निहित पार्टोनिक सबप्रोसेस (वेलेंस क्वार्क्स बनाम ग्लुऑन्स) और हार्ड स्केल (Q2) पर निर्भर हो सकता है। छोटे बिजोर्कन-x (Bjorken-x) और उच्च हार्ड स्केल द्वारा विशेषता वाले ग्लुऑन-समृद्ध किनेमैटिक क्षेत्रों में पूरक अध्ययनों की आवश्यकता है। फॉरवर्ड क्षेत्र में एक संबद्ध Z बोसॉन और एक प्रॉम्प्ट J/ψ मेसॉन का उत्पादन एक अनूठा प्रयोगशाला प्रदान करता है: यह Z मास (Q2∼mZ2) के इलेक्ट्रोवीक हार्ड स्केल को LHCb डिटेक्टर के फॉरवर्ड रैपिडिटी कवरेज के साथ जोड़ता है, जिससे x∼10−4 के उस क्षेत्र की जांच होती है जो प्रयोगात्मक रूप से पहले अनियंत्रित था। इस शासन (regime) में, एसपीएस (SPS) के कम होने की उम्मीद है क्योंकि इसके लिए एक असममित पार्टोन कॉन्फ़िगरेशन की आवश्यकता होती है, जिससे मल्टीपार्टन इंटरैक्शन के प्रति संवेदनशीलता बढ़ जाती है।
कार्यप्रणाली (Methodology)
यह विश्लेषण LHCb डिटेक्टर द्वारा s=13 TeV पर 2016–2018 के दौरान एकत्र किए गए प्रोटॉन-प्रोटॉन टकराव डेटा का उपयोग करता है, जो 5.1 fb−1 की एकीकृत ल्यूमिनोसिटी (integrated luminosity) के अनुरूप है।
- इवेंट चयन (Event Selection): उम्मीदवारों को दो विपरीत आवेशित म्यूऑन जोड़ों के अंतिम अवस्था (final state) में पुनर्गठित किया जाता है, जो Z→μ+μ− और प्रॉम्प्ट J/ψ→μ+μ− के अनुरूप हैं। चयन LHCb फॉरवर्ड एक्सेप्टेंस (2<η<5) तक सीमित है।
- फिडुशियल क्षेत्र (Fiducial Region): Z-डिके म्यूऑन्स के लिए 60<mμ+μ−<120 GeV/c2 और pT>20 GeV/c (2<η<4.5); और प्रॉम्प्ट J/ψ के लिए 0<pTJ/ψ<14 GeV/c और 2<yJ/ψ<4.5 द्वारा परिभाषित है।
- वर्टेक्सिंग (Vertexing): पाइलअप बैकग्राउंड (जहाँ उम्मीदवार एक ही बंच क्रॉसिंग में एक ही टकराव से उत्पन्न होते हैं) और b-हैड्रॉन क्षय से गैर-प्रॉम्प्ट J/ψ को अस्वीकार करने के लिए एक किनेमैटिक फिट लागू किया गया है जो Z और J/ψ उम्मीदवारों को एक सामान्य उत्पादन वर्टेक्स से बांधता है।
- सिग्नल निष्कर्षण (Signal Extraction): सिग्नल यील्ड को Z और J/ψ उम्मीदवारों के इनवेरिएंट मास वितरणों के समवर्ती फिट (simultaneous fit) के माध्यम से निकाला जाता है। सिग्नल शेप्स को कंट्रोल सैंपल्स के साथ कैलिब्रेटेड डबल-साइडेड क्रिस्टल बॉल फंक्शन्स का उपयोग करके मॉडल किया जाता है, जबकि कॉम्बिनेटोरियल बैकग्राउंड को स्मूथ एक्सपोनेंशियल फंक्शन्स द्वारा वर्णित किया जाता है। बैकग्राउंड को घटाने और प्रति-कैंडिडेट वेट असाइन करने के लिए sPlot तकनीक का उपयोग किया जाता है।
- क्रॉस-सेक्शन निर्धारण (Cross-Section Determination): फिडुशियल क्रॉस-सेक्शन की गणना एफिशिएंसी-करेक्टेड सिग्नल यील्ड, इंटीग्रेटेड ल्यूमिनोसिटी और ब्रांचिंग फ्रैक्शंस का उपयोग करके की जाती है। कुल एफिशिएंसी को एक्सेप्टेंस, रिकंस्ट्रक्शन/सिलेक्शन, पार्टिकल आइडेंटिफिकेशन (PID), और ट्रिगर घटकों में विभाजित किया जाता है, जिसे सिमुलेशन के माध्यम से निर्धारित और कंट्रोल सैंपल्स के साथ सुधारा जाता है।
- सैद्धांतिक तुलना (Theoretical Comparison): SPS योगदान का मूल्यांकन HELAC-Onia पैकेज (कलर-सिंगलेट और कलर-ऑक्टेट चैनलों सहित) का उपयोग करके किया जाता है। DPS योगदान का अनुमान सिंगल-Z और सिंगल-J/ψ क्रॉस-सेक्शन को इनपुट के रूप में उपयोग करके मानक फैक्टराइज्ड फ्रेमवर्क के भीतर लगाया जाता है।
मुख्य परिणाम
- फिडुशियल क्रॉस-सेक्शन: संबद्ध Z+J/ψ उत्पादन के लिए मापा गया फिडुशियल क्रॉस-सेक्शन है:
σZ+J/ψ=5.5±1.5 (stat)±0.4 (syst)±0.1 (lumi) pb - SPS बनाम DPS: मापा गया मान उसी फिडुशियल क्षेत्र के भीतर SPS सैद्धांतिक भविष्यवाणी से काफी अधिक है, जिसकी गणना σZ+J/ψSPS=0.10±0.08 pb के रूप में की गई है। यह विसंगति दर्शाती है कि SPS अकेले इस फेज स्पेस में प्रक्रिया का वर्णन नहीं कर सकता है और मल्टीपार्टन इंटरैक्शन हावी हैं।
- प्रभावी क्रॉस-सेक्शन (σeff): अतिरिक्त को मानक फैक्टराइज्ड फ्रेमवर्क के भीतर DPS योगदान के रूप में व्याख्या करने पर प्राप्त होता है:
σeff=16.6±4.4 (stat)±1.5 (syst) mb
सिस्टमैटिक अनसर्टेन्टी में मापे गए क्रॉस-सेक्शन, सिंगल-पार्टिकल क्रॉस-सेक्शन इनपुट्स, और SPS घटाव के योगदान शामिल हैं। - डिफरेंशियल डिस्ट्रीब्यूशन (Differential Distributions): yJ/ψ और yZ के फलन के रूप में डिफरेंशियल क्रॉस-सेक्शन प्रस्तुत किए गए हैं। डेटा 10–20 mb की सीमा में σeff के लिए SPS+DPS भविष्यवाणियों के अनुकूल है। फैक्टराइज्ड DPS फ्रेमवर्क द्वारा कैप्चर किए गए किनेमैटिक कोरिलेशन के अलावा कोई अन्य मजबूत कोरिलेशन नहीं देखा गया है।
महत्व और दावे
यह पेपर दावा करता है कि यह माप उस किनेमैटिक क्षेत्र में मल्टीपार्टन इंटरैक्शन पर पहला प्रयोगात्मक प्रतिबंध प्रदान करता है जो छोटे बिजोर्कन-x (x∼10−4) और एक उच्च इलेक्ट्रोवीक हार्ड स्केल (Q2∼mZ2) द्वारा एक साथ विशेषता युक्त है।
निकाला गया σeff मान सेंट्रल रैपिडिटी (इलेक्ट्रोवीक बोसॉन और उच्च-बहुलता वाले जेट प्रक्रियाओं) और फॉरवर्ड रैपिडिटी (क्वार्कोनियम-पेयर उत्पादन) प्रयोगों के मापों के सुसंगत है, बावजूद इसके कि उनके किनेमैटिक और पार्टोनिक कंपोजिशन बहुत भिन्न हैं। यह अवलोकन प्रयोगात्मक प्रमाण प्रदान करता है कि प्रभावी अनुप्रस्थ स्केल (transverse scale), जो मल्टीपार्टन इंटरैक्शन को नियंत्रित करता है, x के विस्तृत रेंज, हार्ड स्केल्स और पार्टोनिक इनिशियल स्टेट्स के बीच लगभग सार्वभौमिक रहता है। यह परिणाम छोटे-x, उच्च-Q2 शासन में मौजूदा बाधाओं का विस्तार करता है, जो DPS के मॉडलिंग के लिए एक नया बेंचमार्क प्रदान करता है और प्रोटॉन की अनुप्रस्थ स्थानिक संरचना को प्रतिबंधित करता है।
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