First measurement of the ratio of ψ(2S)-to-J/ψ inclusive production in pAr and $pp$ collisions at sNN=113GeV with SMOG2
LHCb実験は、SMOG2を用いたsNN=113GeVにおけるpArおよび$pp衝突での\psi(2S)からJ/\psiへの生成断面積比の初の測定を報告しており、p\mathrm{Ar}衝突において0.90 \pm 0.04 \pm 0.02$という比率を観測したが、これは核効果の出現を示唆し、より大きな衝突系を用いた将来の研究のためのベースラインを確立するものである。
原著者: LHCb collaboration, R. Aaij, M. Abdelfatah, 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, S. Akar, K. Akiba, H. Al Saleh, P. Albicocco, J. Albrecht, R. Aleksiejunas, F. Alessio, P. Alvarez Cartelle, S. Amato, J. L. Amey, Y. Amhis, Z. Amos, L. An, L. Anderlini, P. Andreola, M. Andreotti, S. Andres Estrada, A. Anelli, D. Ao, C. Arata, F. Archilli, Z. Areg, M. Argenton, S. Arguedas Cuendis, L. Arnone, 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, M. Bai, Z. B. Bai, 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, W. Barker, R. J. Barlow, M. Barnyakov, S. Baron, 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, I. Belyaev, G. Bencivenni, E. Ben-Haim, J. L. M. Berkey, R. Bernet, A. Bertolin, L. Bertsch, 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, J. A. Boelhauve, O. Boente Garcia, T. Boettcher, A. Bohare, C. Bolognani, R. B. Bonacci, 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, C. Breitfeld, J. Brodzicka, J. Brown, E. Buchanan, M. Burgos Marcos, C. Burr, E. Butera, C. Buti, J. S. Butter, J. Buytaert, W. Byczynski, S. Cadeddu, H. Cai, Y. Cai, Y. Cai, A. Caillet, R. Calabrese, L. Calefice, M. Calvi, M. Calvo Gomez, P. Camargo Magalhaes, J. I. Cambon Bouzas, P. Campana, A. Campomagnani, 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, R. Caspary, G. Casse, M. Cattaneo, G. Cavallero, V. Cavallini, S. Celani, I. Celestino, S. Cesare, A. J. Chadwick, M. Charles, Ph. Charpentier, E. Chatzianagnostou, R. Cheaib, M. Chefdeville, C. Chen, J. Chen, S. Chen, Z. Chen, A. Chen Hu, M. Cherif, S. Chernyshenko, X. Chiotopoulos, G. Chizhik, V. Chobanova, A. Christakakis, M. Chrzaszcz, Y. Chu, V. Chulikov, P. Ciambrone, X. Cid Vidal, P. Cifra, P. E. L. Clarke, M. Clemencic, H. V. Cliff, J. Closier, C. Cocha Toapaxi, V. Coco, A. Codovini, C. Codovini, 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, A. Corallo, G. Cordova, C. Coronel, I. Corredoira, A. Correia, G. Corti, G. C. Costantino, C. Cotirlan, J. Cottee Meldrum, B. Couturier, D. C. Craik, N. Crepet, M. Cruz Torres, M. Cubero Campos, E. Curras Rivera, R. Currie, C. L. Da Silva, X. Dai, J. Dalseno, C. D'Ambrosio, G. Darze, A. Davidson, 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, F. De Gregorio, E. De Lucia, J. M. De Miranda, L. De Paula, A. De Robertis, E. De Santis, M. De Serio, P. De Simone, F. De Vellis, J. A. de Vries, F. Debernardis, D. Decamp, S. Dekkers, L. Del Buono, B. Delaney, B. Demaire-Lepape, J. Deng, O. Deschamps, F. Dettori, B. Dey, P. Di Nezza, S. Ding, Y. Ding, L. Dittmann, J. F. Diverchy, A. D. Docheva, A. Doheny, C. Dong, F. Dordei, J. Dorta Moreno, A. C. dos Reis, J. Dos Santos Oliveira, A. D. Dowling, L. Dreyfus, W. Duan, P. Duda, L. Dufour, V. Duk, P. Durante, M. M. Duras, J. M. Durham, O. D. Durmus, K. Duwe, A. Dziurda, S. Easo, E. Eckstein, U. Egede, S. Eisenhardt, E. Ejopu, L. Eklund, M. Elashri, D. Elizondo Blanco, J. Ellbracht, S. Ely, A. Ene, 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, B. Fernandez Rodino, J. Fernandez-John, A. D. Fernez, F. Ferrari, F. Ferreira Rodrigues, R. A. Fini, R. Fiorenza, M. Fiorini, M. Firlej, D. S. Fitzgerald, C. Fitzpatrick, T. Fiutowski, F. Fleuret, A. Fomin, M. Fontana, M. Fontes Vaz, 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, Y. 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, J. George, 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, A. Golutvin, S. Gomez Fernandez, A. G. Gomez Mongui, W. Gomulka, F. Goncalves Abrantes, I. Gonçales Vaz, M. Goncerz, G. Gong, S. Gong, J. A. Gooding, C. Gotti, E. Govorkova, J. P. Grabowski, L. A. Granado Cardoso, R. Grande Quartieri, E. Graugés, E. Graverini, L. Grazette, G. Graziani, A. T. Grecu, N. A. Grieser, L. Grillo, C. Gu, M. Guarise, L. Guerry, A. -K. Guseinov, Y. Guz, T. Gys, K. Habermann, T. Hadavizadeh, C. Hadjivasiliou, G. Haefeli, C. Haen, S. Haken, G. Hallett, P. M. Hamilton, Q. Han, S. Han, X. Han, S. Hansmann-Menzemer, N. Harnew, T. J. Harris, L. Hartman, M. Hartmann, S. Hashmi, M. Haubner, J. He, N. Heatley, A. Hedes, F. Hemmer, C. Henderson, R. Henderson, R. D. L. Henderson, A. M. Hennequin, K. Hennessy, A. Henrot, 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, D. Hutchcroft, M. Idzik, P. Ilten, A. Iohner, S. Jacevicius, H. Jage, S. J. Jaimes Elles, S. Jakobsen, T. Jakoubek, E. Jans, 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, S. Kholodenko, V. Kholoimov, G. Khreich, F. Kiraz, T. Kirn, V. S. Kirsebom, N. Kleijne, A. Kleimenova, D. 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, O. Kravcov, M. Kreps, W. Krupa, W. Krzemien, O. Kshyvanskyi, S. Kubis, M. Kucharczyk, A. Kupsc, A. Kurzina, V. Kushnir, B. Kutsenko, J. Kvapil, I. Kyryllin, D. Lacarrere, P. Laguarta Gonzalez, A. Lai, A. Lampis, D. Lancierini, C. Landesa Gomez, G. Lanfranchi, C. Langenbruch, T. Latham, F. Lazzari, C. Lazzeroni, R. Le Gac, H. Lee, R. Lefèvre, 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, L. Li, P. Li, P. -R. Li, Q. Li, T. Li, T. Li, W. Li, Y. Li, Y. Li, Y. Li, Z. Li, Z. Lian, Q. Liang, X. Liang, Z. Liang, S. Libralon, A. Lightbody, J. Lin, S. Lin, T. Lin, R. Lindner, H. Linton, R. Litvinov, D. Liu, F. L. Liu, G. Liu, K. Liu, S. Liu, W. Liu, X. 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, Q. Lu, C. Lucarelli, D. Lucchesi, M. Lucio Martinez, Y. Luo, A. Lupato, M. Lupberger, E. Luppi, K. Lynch, J. Lyu, S. Lyu, X. -R. Lyu, H. Ma, S. Maccolini, F. Machefert, F. Maciuc, B. Mack, I. Mackay, L. M. Mackey, L. R. Madhan Mohan, M. J. Madurai, D. Magdalinski, J. J. Malczewski, S. Malde, L. Malentacca, G. Manca, C. Mancuso, R. Manera Escalero, A. Mangalasseri, F. M. Manganella, R. Mangrulkar, D. Manuzzi, S. Mao, D. Marangotto, J. F. Marchand, R. Marchevski, U. Marconi, L. Mareso, E. Mariani, S. Mariani, C. Marin Benito, J. Marks, A. M. Marshall, L. Martel, G. Martelli, G. Martellotti, L. Martinazzoli, M. Martinelli, C. Martinez, A. Martinez Armas, D. Martinez Gomez, D. Martinez Santos, F. Martinez Vidal, A. Martorell i Granollers, A. Massafferri, R. Matev, A. Mathad, C. Matteuzzi, K. R. Mattioli, L. Matzner, 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, S. Mico, M. Mikhasenko, D. A. Milanes, A. Minotti, E. Minucci, 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, N. Muangkod, E. Muhammad, F. Muheim, M. Mulder, K. Müller, F. Muñoz-Rojas, V. Mytrochenko, P. Naik, T. Nakada, R. Nandakumar, G. Napoletano, I. Nasteva, M. Needham, N. Neri, S. Neubert, N. Neufeld, J. Nicolini, D. Nicotra, E. M. Niel, L. Nisi, Q. Niu, B. K. Njoki, P. Nogarolli, P. Nogga, J. Nombela Royo, C. Normand, A. Novo Cal, J. Novoa Fernandez, G. Nowak, H. N. Nur, A. Oblakowska-Mucha, T. Oeser, 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, L. Palombini, M. Palutan, C. Pan, X. Pan, S. Panebianco, S. Paniskaki, 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, H. Pereira Da Costa, M. Pereira Martinez, A. Pereiro Castro, C. Perez, A. Perez Casas, P. Perret, A. Perrevoort, A. Perro, M. J. Peters, A. Petkovic, K. Petridis, A. Petrolini, S. Pezzulo, J. P. Pfaller, H. Pham, L. Pica, M. Piccini, L. Piccolo, B. 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, I. Polyakov, E. Polycarpo, S. Ponce, D. Popov, K. Popp, 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, B. Rachwal, R. Racz, J. H. Rademacker, M. Rama, M. Ramírez García, V. Ramos De Oliveira, M. Ramos Pernas, G. Ramsey, M. S. Rangel, 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. Rogovskiy, D. L. Rolf, P. Roloff, A. Romano, V. Romanovskiy, A. Romero Vidal, G. Romolini, F. Ronchetti, T. Rong, W. Rose, M. Rotondo, M. S. Rudolph, G. Ruggiero, M. Ruiz Diaz, J. Ruiz Vidal, J. Ruz Armendariz, J. J. Saavedra-Arias, J. J. Saborido Silva, D. Sahoo, N. Sahoo, B. Saitta, M. Salomoni, I. Sanderswood, R. Santacesaria, C. Santamarina Rios, M. Santimaria, L. Santoro, E. Santovetti, A. Saputi, A. Sarnatskiy, G. Sarpis, M. Sarpis, C. Satriano, A. Satta, M. Saur, 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, H. Schumacher, M. H. Schune, G. Schwering, B. Sciascia, A. Sciuccati, G. Scriven, I. Segal, S. Sellam, M. Senghi Soares, A. Sergi, N. Serra, L. Sestini, B. Sevilla Sanjuan, Y. Shang, D. M. Shangase, R. S. Sharma, L. Shchutska, T. Shears, S. Shelton, J. Shen, Z. Shen, S. Sheng, B. Shi, J. Shi, Q. Shi, W. S. Shi, E. Shmanin, 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, K. Solovieva, N. S. Sommerfeld, R. Song, Y. Song, Y. Song, Y. S. Song, F. L. Souza De Almeida, G. Souza De Castro, 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, F. Suljik, J. Sun, L. Sun, M. Sun, D. Sundfeld, P. Svihra, V. Svintozelskyi, J. Swallow, K. Swientek, F. Swystun, A. Szabelski, T. Szumlak, Y. Tan, Y. Tang, Y. T. Tang, M. D. Tat, J. A. Teijeiro Jimenez, F. Terzuoli, F. Teubert, E. Thomas, D. J. D. Thompson, A. R. Thomson-Strong, R. Thornton, H. Tilquin, V. Tisserand, S. T'Jampens, M. Tobin, T. T. Todorov, L. Tomassetti, G. Tonani, X. Tong, T. Tork, L. Torlai, L. Toscano, D. Y. Tou, C. Trippl, G. Tuci, N. Tuning, L. H. Uecker, A. Ukleja, A. Upadhyay, B. Urbach, A. Usachov, U. Uwer, V. Vagnoni, A. Vaitkevicius, A. Valassi, 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, P. Varrella, 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, K. Vos, C. Vrahas, J. Wagner, J. Walsh, N. Walter, E. J. Walton, G. Wan, A. Wang, B. Wang, C. Wang, C. Wang, C. Wang, G. Wang, H. Wang, J. Wang, J. Wang, J. Wang, J. Wang, M. Wang, N. W. Wang, X. Wang, X. Wang, X. Wang, X. W. Wang, Y. Wang, Y. Wang, Y. Wang, Y. H. Wang, Z. Wang, Z. Wang, J. A. Ward, A. Wasili, M. Waterlaat, N. K. Watson, D. Websdale, Y. Wei, Z. Weida, J. Wendel, B. D. C. Westhenry, A. S. White, 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, T. Wu, X. Wu, Y. Wu, Z. Wu, K. Wyllie, S. Xian, Z. Xiang, Y. Xie, T. X. Xing, A. Xu, L. Xu, M. Xu, R. Xu, Z. Xu, Z. Xu, Z. Xu, Z. Xu, S. Yadav, K. Yang, X. Yang, Y. Yang, Y. Yang, Z. Yang, Z. Yang, H. Yeung, H. Yin, X. Yin, C. Y. Yu, J. Yu, K. Yu, X. Yuan, Y Yuan, S. Zalambani, J. A. Zamora Saa, F. Zangari, M. Zavertyaev, M. Zdybal, F. Zenesini, C. Zeng, M. Zeng, S. H Zeng, C. Zhang, C. Zhang, D. Zhang, J. Zhang, L. Zhang, Q. Z. Zhang, R. Zhang, S. Zhang, S. L. Zhang, Y. Zhang, Z. Zhang, J. Zhao, M. Zhao, Y. Zhao, A. Zhelezov, S. Z. Zheng, X. Z. Zheng, Y. Zheng, T. Zhou, X. Zhou, V. Zhovkovska, L. Z. Zhu, X. Zhu, X. Zhu, Y. Zhu, V. Zhukov, J. Zhuo, T. Zies, D. Zuliani, X. Zuo
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物質の核心には、宇宙の最小の構成要素を結合させるほど強力な力が存在しています。グルーオンと呼ばれる粒子によって運ばれるこの力は「強い相互作用」として知られ、陽子や中性子の基本構成要素であるクォークの間で作用します。重いクォークとその反物質のパートナーが出会うと、それらは結合してチャーモニウムと呼ばれる短命な粒子を形成することがあります。科学者たちは、この強大な力が異なる条件下でどのように振る舞うかを理解するために、これら一瞬のペアを研究しています。2つの陽子の衝突のような真空状態では、これらの粒子は予測可能な方法で生成・崩壊します。しかし、同じ衝突がより大きな原子核の中で起こると、環境が変化します。衝突点を取り囲む他の粒子の高密度な雲は、チャーモニウムの生成や生存を妨害する可能性があり、まるで繊細な結合が完全に形成される前に溶かしてしまう厚い霧のように作用します。単純な衝突と、より重い原子核の中で起こる衝突とで、これらの粒子がどの程度の頻度で出現するかを比較することで、物理学者は核環境が粒子物理学の法則をどのように変えるのかを正確に描き出すことができます。
CERNのLHCb実験を用いた研究チームは、陽子をアルゴンガスに衝突させることで、この現象に新たな視点を持ち込みました。大型ハドロン衝突型加速器(LHC)は、陽子のビームを記録的な速度で正面衝突させることで有名ですが、今回の実験では、陽子ビームを静止したガスの雲の中に撃ち込むというユニークなセットアップを利用しました。この固定ターゲット方式により、科学者たちは、これまでこの精度では探求されていなかった113 GeV(核子対あたり)という特定のエネルギーレベルでの衝突を研究することができました。チームは、J/ψとψ(2S)という2つの特定の種類のチャーモニウムに焦点を当てました。これら2つの粒子は本質的に同じ家族ですが、ψ(2S)はJ/ψよりも励起された、結合の弱いバージョンです。ψ(2S)はより弱く結びついているため、理論的には、その頑丈な従兄弟であるJ/ψよりも脆弱であり、周囲の「核の霧」によって破壊される可能性が高いと考えられています。
これを調査するため、研究者たちは2024年に収集されたデータを分析しました。このとき、水素とアルゴンの雲を陽子ビームの経路に注入しました。水素の衝突は、核の霧がないクリーンな環境を表すベースラインとして機能し、アルゴンの衝突は、アルゴン原子核がはるかに大きく、より密度の高い環境を作り出すため、テストケースとして提供されました。J/ψとψ(2S)がそれぞれどの程度生成されたかをカウントすることで、チームはこれら2つの粒子の生成率を比較する比率を算出しました。その結果、陽子同士の衝突におけるψ(2S)とJ/ψの比率は、陽子・アルゴン衝突における比率よりもわずかに高いことが分かりました。具体的には、アルゴン衝突における比率は、陽子衝突における比率よりも約10パーセント低くなっていました。この違いは、アルゴンガスの核環境が、J/ψに影響を与える以上に、より脆弱なψ(2S)の生成を抑制していることを示唆しています。
研究は単一の数値にとどまりませんでした。科学者たちは、生成された粒子の速度と方向に着目することで、彼らの発見を詳細に分析しました。彼らは、この抑制効果が、粒子がゆっくりと動き、陽子ビームに対して後方に進んでいるときに最も顕著になることを観察しました。このパターンは、粒子が周囲の物質と相互作用する時間が長いほど、核の霧が粒子の形成を妨害するのに最も効果的であるという考えと一致しています。結果は、チャーモニウムと共に移動する粒子として知られる「コムーバー(共動粒子)」を考慮した理論モデルや、他の実験からの過去の測定値と比較されました。データは、核媒体がψ(2S)の形成に積極的に干渉しているという予測、すなわちその効果は控えめではあるものの、モデルとよく一致しています。
この研究は、この特定のエネルギーにおける陽子・アルゴン衝突におけるこの比率の最初の精密な測定であり、将来の研究のための重要なベンチマークとなります。研究者たちは、証拠は抑制効果を示唆しているものの、データサンプルはまだ比較的少ないため、発見をより高い確実性で確認するには、より大きなデータセットが必要であると強調しています。この測定の成功は、LHCb検出器がこの固定ターゲットモードで動作する能力を浮き彫りにしており、極限状態における物質の振る舞いに関するさらに詳細な調査への扉を開いています。異なるガス標的やより大きなデータサンプルを用いてこれらの測定を継続していくことで、物理学者は、高密度の核環境の中で強い力がどのように作用するかについての完全なイメージを構築し、宇宙の最小スケールを支配する根本的な法則を解明したいと考えています。
技術要約:SMOG2を用いたsNN=113 GeVにおけるpArおよびpp衝突でのψ(2S)-to-J/ψ包括的生成比の初測定
問題と動機
陽子・原子核(pA)および原子核・原子核(AA)衝突におけるチャームオニウム(ccˉ束縛状態)の生成は、量子色力学(QCD)を調べるための重要なプローブである。陽子・原子核衝突におけるチャームオニウム生成は、核吸収、多重散乱、放射エネルギー損失、共存粒子による解離、および原子核内におけるパルトンフラックスの変調を含む、様々な初期状態および最終状態の効果の影響を受ける。これらの効果は、クォーク・グルーオン・プラズマ(QGP)の形成が予想される重イオン衝突のような、より大きな系で観察されるものとは異なる。
核的な環境における抑制メカニズムに対して、より敏感であると理論的に予想されるのは、励起状態と低励起状態のチャームオウムの相対的な生成率、具体的にはψ(2S)-to-J/ψ比である。これらの現象はより大きな系で研究されてきたが、複雑な相互作用の全容を完全に理解するためには、中間エネルギーにおける陽子・アルゴン(pAr)衝突のような小さな系を含む、幅広い実験条件下での精密な測定が必要である。
手法
本解析では、LHCb実験のRun 3において、SMOG2(System for Measuring Overlap with Gas)システムを用いた固定標的構成中に収集されたデータを利用する。本研究は、LHC内で循環する6800 GeVの陽子と、静止した水素ガス標的(pp衝突を生じる)およびアルゴンガス標的(pAr衝突を生じる)との衝突に焦点を当てており、その結果、核子・核子重心エネルギーはsNN=113 GeVとなる。
- データサンプル: 解析には、pAr衝突については0.34 pb−1(データブロックD)、pp衝突については、データブロックDおよびEを合わせた8.6 pb−1の積分ルミノシティを使用する。
- イベント選択: J/ψおよびψ(2S)の両方のメソンを、反対符号のミューオン対(μ+μ−)への崩壊を通じて再構成する。イベントは、特定の運動量および横運動量閾値を要求するミューオンを用いる二段階のソフトウェアトリガーシステム(HLT1およびHLT2)を使用して選択され、不変質量がチャームオニウムの状態と一致することを要求する。オフライン選択によって、これらの基準をさらに精査する。
- 信号抽出: 信号収量は、μ+μ−不変質量分布に対する拡張最大尤度フィットを用いて決定される。信号は2つのCrystal Ball関数の和としてモデル化され、背景事象は指数関数で記述される。
- 効率の決定: 生成断面積の比は、検出効率による補正を用いて、生の収量比を計算することで求められる。これらの効率(幾何学的受容、一次頂点再構成、トラッキング、トリガー、およびミューオン識別)は、Pythia 8およびEPOSを用いて生成されたシミュレーションサンプルを用い、校正サンプルを用いたデータ駆動型の手法(タグ・アンド・プローブ)によって補正された。
- 系統誤差: 誤差は、運動学的区間ごとに相関および無相関のカテゴリに分類される。誤差源には、信号抽出モデリング、受容効率モデリング(特にpTおよびy∗スペクトル)、一次頂点再構成、トラッキング、トリガー、およびミューオン識別が含まれる。偏極効果については、他のエネルギーでの先行測定に基づき、ゼロであると仮定している。
主な貢献と結果
本論文は、sNN=113 GeVにおけるpArおよびpp衝突における包括的なψ(2S)-to-J/ψ生成断面積比の初測定を提示している。測定は、チャームオニウムの横運動量(pT)および重心系におけるラピディティ(y∗)の関数として行われ、範囲は0<pT<8 GeV/cおよび−2.3<y∗<0.0をカバーしている。
- 積分比: 分岐比の比を乗じた生成断面積の比 Rψ(2S)/J/ψ は以下の通りである:
- pAr衝突の場合: (1.62±0.05 (stat)±0.06 (syst))×10−2
- pp衝突の場合: (1.79±0.05 (stat)±0.07 (syst))×10−2
- ダブル比: pArの結果をppの結果で割った比(ダブル比)は、次のように測定された:
RpAr/ppψ(2S)/J/ψ=0.90±0.04 (stat)±0.02 (syst)
この値は、pp衝突と比較して、pAr衝突の核環境においてψ(2S)生成が緩やかに抑制されていることを示している。 - 運動学的依存性: データは、この抑制が特に −2.3<y∗<−0.8 かつ 0.0<pT<1.5 GeV/c の運動学的範囲で観察されることを示唆している。結果は、高エネルギーのpp衝突(s=13 TeV)や低エネルギーのpp衝突(s=200 GeV)で見られる傾向と一致しており、pTに対して増加する傾向を示している。
- モデルとの比較: 観察された抑制は、チャームオニウムと共存粒子の最終状態相互作用および核吸収を考慮した現象論的な予測と一致している。初期状態の効果(核パルトン分布関数)の影響は、この比においては無視できる程度(1%未満)であると推定されている。
意義
本研究は、LHCb実験によってアクセス可能な、より大きな衝突系に関する将来の測定を解釈するためのベースラインを確立するものである。この結果は、衝突エネルギー sNN∼100 GeVにおける抑制効果の最も精密な測定を提供する。さらに、本解析は、固定標的物理におけるSMOG2システムの性能の原理実証として機能し、高精度なチャーム測定を実現できる能力を示すものである。本論文は、現在のデータは抑制効果を示唆しているものの、この示唆をより高い統計的有意性で確認するには、より大きなデータサンプルが必要であると結論付けている。今後の測定では、より大きなデータセットと、多様なガス標的を活用して、これらの核効果をさらに深く探求していく予定である。
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