First measurement of the ratio of ψ(2S)-to-J/ψ inclusive production in pAr and $pp$ collisions at sNN=113GeV with SMOG2
O experimento LHCb relata a primeira medição da razão da seção de choque de produção de ψ(2S) para J/ψ em colisões de pAr e $ppa\sqrt{s_{\mathrm{NN}}}=113\,\mathrm{GeV}$ usando SMOG2, observando uma razão de 0,90±0,04±0,02 em colisões de pAr que sinaliza o surgimento de efeitos nucleares e estabelece uma base para estudos futuros com sistemas de colisão maiores.
Autores originais: 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. 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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. 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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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No coração da matéria reside uma força tão poderosa que une os menores blocos de construção do universo. Esta força, conhecida como interação forte, é carregada por partículas chamadas glúons e atua entre quarks, os constituintes fundamentais de prótons e nêutrons. Quando um quark pesado encontra seu parceiro de antimatéria, eles podem se unir para formar uma partícula de vida curta chamada charmonium. Cientistas estudam esses pares fugazes para entender como a força forte se comporta sob diferentes condições. No vácuo, como em uma colisão entre dois prótons, essas partículas se formam e decaem de uma forma previsível. No entanto, quando a mesma colisão ocorre dentro de um núcleo maior, o ambiente muda. A nuvem densa de outras partículas que envolve o ponto de colisão pode interferir na formação ou sobrevivência do charmonium, agindo como uma névoa espessa que pode dissolver o delicado vínculo antes mesmo de ele se formar totalmente. Ao comparar a frequência com que essas partículas aparecem em colisões simples versus aquelas que ocorrem dentro de um núcleo mais pesado, os físicos podem mapear exatamente como esse ambiente nuclear altera as regras da física de partículas.
Uma equipe de pesquisadores utilizando o experimento LHCb no CERN deu um novo olhar sobre este fenômeno ao colidir prótons com gás argônio. Embora o Grande Colisor de Hádrons seja famoso por colidir feixes de prótons de frente a velocidades recordes, este experimento utilizou uma configuração única onde um feixe de prótons era disparado contra uma nuvem estacionária de gás. Esta abordagem de alvo fixo permitiu que os cientistas estudassem colisões em um nível de energia específico de 113 GeV por par de núcleons, um regime que não havia sido explorado com esta precisão antes. A equipe focou em dois tipos específicos de charmonium: o J/psi e o psi(2S). Estas duas partículas são essencialmente da mesma família, mas o psi(2S) é uma versão mais excitada e fracamente ligada do J/psi. Como o psi(2S) é mantido de forma mais fraca, a teoria sugere que ele deve ser mais frágil e mais propenso a ser destruído pela névoa nuclear circundante do que seu primo mais robusto.
Para investigar isso, os pesquisadores analisaram dados coletados em ر2024, quando injetaram nuvens de hidrogênio e argônio no caminho do feixe de prótons. As colisões de hidrogênio serviram como uma linha de base, representando um ambiente limpo sem névoa nuclear, enquanto as colisões de argônio forneceram o caso de teste, já que os núcleos de argônio são muito maiores e criam um ambiente mais denso. Ao contar quantos J/psi e psi(2S) foram produzidos em cada tipo de colisão, a equipe calculou uma razão que compara as taxas de produção das duas partículas. Eles descobriram que, nas colisões próton-próton, a razão de psi(2S) para J/psi foi ligeiramente superior à das colisões próton-argônio. Especificamente, a razão nas colisões de argônio foi cerca de 10 por cento menor do que nas colisões de prótons. Essa diferença sugere que o ambiente nuclear no gás de argônio está, de fato, suprimindo a produção da partícula psi(2S), que é mais frágil, mais do que afeta o J/psi.
O estudo não parou em um único número; os cientistas detalharam suas descobertas observando a velocidade e a direção das partículas produzidas. Eles observaram que esse efeito de supressão foi mais perceptível quando as partículas se moviam lentamente e seguiam na direção oposta ao feixe de prótons. Esse padrão se alinha com a ideia de que a névoa nuclear é mais eficaz em interromper a formação dessas partículas quando elas têm mais tempo para interagir com a matéria circundante. Os resultados foram comparados com medições anteriores de outros experimentos e modelos teóricos que consideram partículas que se movem junto com o charmonium, conhecidas como "comovers", bem como modelos de absorção nuclear. Os dados ajustam-se bem à previsão de que o meio nuclear está interferindo ativamente na formação do psi(2S), embora o efeito seja modesto.
Este trabalho representa a primeira medição precisa desta razão em colisões próton-argônio neste nível de energia específico, servindo como um marco crucial para estudos futuros. Os pesquisadores enfatizam que, embora a evidência aponte para um efeito de supressão, a amostra de dados ainda é relativamente pequena, e um conjunto de dados maior será necessário para confirmar o achado com maior certeza. O sucesso desta medição também destaca a capacidade do detector LHCb de operar neste modo de alvo fixo, abrindo as portas para investigações ainda mais detalhadas sobre como a matéria se comporta em condições extremas. Ao continuar a refinar estas medições com diferentes alvos gasosos e amostras de dados maiores, os físicos esperam construir uma imagem completa de como a força forte opera dentro do denso ambiente nuclear, lançando luz sobre as regras fundamentais que governam o universo em suas menores escalas.
Resumo Técnico: Primeira Medição da Razão de Produção Inclusiva ψ(2S)-para-J/ψ em Colisões pAr e pp a sNN=113 GeV com SMOG2
Problema e Motivação
A produção de charmônios (estados ligados ccˉ) em colisões próton-núcleo e núcleo-núcleo serve como uma sonda crítica para a Cromodinâmica Quântica (QCD). Em colisões próton-núcleo, a produção de charmônio está sujeita a vários efeitos de estado inicial e final, incluindo absorção nuclear, espalhamento múltiplo, perda de energia radiativa, dissociação por partículas comóvias e modificações no fluxo de partons dentro do núcleo. Esses efeitos são distintos daqueles observados em sistemas maiores, como colisões núcleo-núcleo, onde se espera a formação de Plasma de Quarks-Glúons.
Um observável fundamental para sondar efeitos de estado final é a taxa de produção relativa de estados de charmônio excitados versus estados de baixo nível, especificamente a razão ψ(2S)-para-J/ψ. Como o ressonância ψ(2S) é mais fracamente ligada do que o méson J/ψ, espera-se teoricamente que seja mais sensível aos mecanismos de supressão em um ambiente nuclear. Embora esses fenômenos tenham sido estudados em sistemas maiores, medições de precisão em uma ampla gama de condições experimentais, particularmente em sistemas menores como colisões próton-argônio (pAr) em energias intermediárias, são necessárias para compreender totalmente a complexa interação desses efeitos.
Metodologia
Esta análise utiliza dados coletados pelo experimento LHCb durante a Run 3 em sua configuração de alvo fixo usando o sistema SMOG2 (System for Measuring Overlap with Gas). O estudo foca em colisões entre prótons de 6800 GeV circulando no LHC e alvos de gás estacionários de hidrogênio (gerando colisões pp) e argônio (gerando colisões pAr), resultando em uma energia centro de massa nucleon-nucleon de sNN=113 GeV.
- Amostras de Dados: A análise utiliza luminosidades integradas de 0,34 pb−1 para colisões pAr (Bloco de Dados D) e 8,6 pb−1 para colisões pp (combinadas dos Blocos de Dados D e E).
- Seleção de Eventos: Tanto os mésons J/ψ quanto os ψ(2S) são reconstruídos através de seus decaimentos em pares de múons de cargas opostas (μ+μ−). Os eventos são selecionados usando um sistema de gatilho de dois estágios (HLT1 e HLT2), exigindo múons com limiares específicos de momento e momento transversal e massas invariantes consistentes com os estados de charmônio. A seleção offline refina ainda mais esses critérios.
- Extração de Sinal: Os rendimentos de sinal são determinados usando ajustes de máxima verossimilhança estendida às distribuições de massa invariante μ+μ−. O sinal é modelado como uma soma de duas funções Crystal Ball, enquanto o fundo é descrito por uma função exponencial.
- Determinação de Eficiência: A razão das seções de choque de produção é calculada corrigindo a razão de rendimento bruto pelas eficiências de detecção. Essas eficiências (aceitação geométrica, reconstrução do vértice primário, rastreamento, gatilho e identificação de múons) são estimadas usando amostras simuladas geradas com Pythia 8 e EPOS, corrigidas por técnicas baseadas em dados (tag-and-probe) usando amostras de calibração.
- Incertezas Sistemáticas: As incertezas são categorizadas como correlacionadas e não correlacionadas através de intervalos cinemáticos. As fontes incluem modelagem de extração de sinal, modelagem de eficiência de aceitação (especificamente espectros de pT e y∗), reconstrução de vértice primário, rastreamento, gatilho e identificação de múons. Os efeitos de polarização são assumidos como zero com base em medições anteriores em outras energias.
Principais Contribuições e Resultados
O artigo apresenta a primeira medição da razão da seção de choque inclusiva ψ(2S)-para-J/ψ em colisões pAr e pp a sNN=113 GeV. A medição é realizada como uma função do momento transversal do charmônio (pT) e da rapidez no centro de massa (y∗), cobrindo a faixa de 0<pT<8 GeV/c e −2,3<y∗<0,0.
- Razões Integradas: A razão medida das seções de choque multiplicada pela razão de fração de ramificação, Rψ(2S)/J/ψ, é:
- Para colisões pAr: (1,62±0,05 (est)±0,06 (sist))×10−2
- Para colisões pp: (1,79±0,05 (est)±0,07 (sist))×10−2
- Razão Dupla: A razão do resultado pAr para o resultado pp (a razão dupla) é medida como:
RpAr/ppψ(2S)/J/ψ=0,90±0,04 (est)±0,02 (sist)
Este valor indica uma supressão suave da produção de ψ(2S) relativa ao J/ψ no ambiente nuclear de colisões pAr comparado às colisões pp. - Dependência Cinemática: Os dados sugerem que esta supressão é observada preferencialmente na faixa de −2,3<y∗<−0,8 e 0,0<pT<1,5 GeV/c. Os resultados mostram uma tendência crescente com pT para ambos os sistemas de colisão, consistente com tendências observadas em colisões pp de maior energia (s=13 TeV) e colisões pp de menor energia (s=200 GeV).
- Comparação com Modelos: A supressão observada é consistente com previsões fenomenológicas que consideram a interação de estado final de partículas comóvias com o charmônio e a absorção nuclear. A influência de efeitos de estado inicial (funções de distribuição de partons nucleares) é estimada como negligenciável (menos de 1%) nesta razão.
Significância
Este estudo estabelece uma linha de base para interpretar futuras medições envolvendo sistemas de colisão maiores acessíveis pelo experimento LHCb. O resultado fornece a medição mais precisa do efeito de supressão em energias de colisão de sNN∼100 GeV. Além disso, a análise serve como uma prova de princípio para o desempenho do sistema SMOG2 em física de alvo fixo, demonstrando sua capacidade de entregar medições de charme de alta precisão. O artigo conclui que, embora os dados atuais indiquem um efeito de supressão, uma amostra de dados maior é necessária para confirmar essa indicação com maior significância estatística. Medições futuras aproveitarão conjuntos de dados maiores e uma diversidade mais ampla de alvos gasosos para explorar ainda mais esses efeitos nucleares.
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Confiado por pesquisadores de Stanford, Cambridge e da Academia Francesa de Ciências.
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