1 Produção difrativa de quarkonium + fóton no LHC Mairon Melo Machado GFPAE – IF – UFRGS IF – UFRGS 2009/02.

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1 1 Produção difrativa de quarkonium + fóton no LHC Mairon Melo Machado GFPAE – IF – UFRGS IF – UFRGS www.if.ufrgs.br/gfpae melo.machado@ufrgs.br 2009/02

2 2 Apresentação Motivação Introdução a Física Difrativa Hadroprodução quarkonium + fóton Função de estrutura do Pomeron Correções de múltiplos espalhamentos Resultados Conclusões 2009/02

3 3 Motivação Grande número de processos compreendidos a partir do experimento Física difrativa permite a aplicação da QCD perturbativa Diferentes mecanismos para hadroprodução de quarkonium 2009/02 Estado singleto de corEstado octeto de cor 1 Modelo de evaporação de cor Expressões para altas energias em termos da densidade gluônica Conteúdo de glúons dentro do Pomeron subestrutura Assinatura clara através dos seus modos de decaimento leptônico 1 J. P. Lansberg – Eur. Phys. J. C 60, 693 (2009)

4 4 Introdução Processos difrativos descritos com relação a seção de choque total Teoria de Regge Troca do Pomeron com números quânticos do vácuo Natureza do Pomeron 2 e seus mecanismos desconhecidos Observações de espalhamento difrativo profundamente inelástico (DDIS) no HERA melhoraram o conhecimento sobre o Pomeron Evento single diffraction um dos hádrons emite um Pomeron que interage com o outro hadron 2009/02 2 P. D. Collins, Na Introduction To Regge Theory And High Energy Physics, Cambridge (1977)

5 5 Caracterizado pela ausência de energia em determinadas regiões angulares no estado final lacuna de rapidez Física difrativa 2009/02 Modelo de Ingelman-Schlein é a fração de momentum do quark no interior do Pomeron t é o quadrado do quadri-momentum transferido x IP é o momentum do próton carregado pelo Pomeron 3 3 G. Ingelman and P. Schlein, Phys. Lett. 152B (1985) 256.

6 6 Produção difrativa quarkonium + fóton o Razões difrativas em função do momentum p T do quarkonium o Quarkonia produzido com grande p T são fáceis de serem detectados 2009/02 o Singleto o Octeto

7 7 Produção J/ψ+γ Non-relativistic Quantum Chromodynamics (NRQCD) Fusão de glúons domina perante fusão de quark Seção de choque LO obtida pela convolução da seção de choque partônica com a função de distribuição de glúons no próton (PDF) g(x,µ F ) MRST 2001 LO sem diferença significativa para MRST 2002 LO e MRST 2003 LO NLO 4 expansão em α s correções virtuais (1) e reais (3) 2009/02 4 J. P. Lansberg, arXiv:0901.4777 [hep-ph]

8 8 Produção quarkonium + fóton 2009/02 Subprocesso singleto Subprocesso octeto, 5 5 C. S. Kim, J. Lee e H. S. Song, Phys. Rev. D55 (1997) 5429

9 9 Produção quarkonium + fóton Vértice 2009/02

10 10 Fatorização NRQCD Aspectos não-perturbativos da produção de quarkonium são organizados em termos de uma expansão em v v velocidade relativa do par de quarks no quarkonium 2009/02 Quarks fortemente suprimidos em altas energias desprezados 6 6 R. Li and J. X. Wang, Phys. Lett. B672 (2009) 51 Energia de centro de massa (LHC = 14 TeV ) rapidez do J/ψ 9.2 GeV 2

11 11 X 1 (x 2 ) fração de momentum do próton portada pelo glúon 2009/02 Fatorização NRQCD Seção de choque escrita como M massa invariante do sistema J/ψ+γ Coeficientes calculados para altas energias Elementos de matriz

12 12 Elementos de matriz 2009/02 Campo responsável pela criação do parestado do quarkonium 7 7 T. Mehen, Phys. Rev. D55 (1997) 4338

13 13 Elementos de matriz (GeV 3 ) 2009/02 1.16 1.19 x 10 -2 0.01 0.01 x m 2 c 10.9 0.02 0.136 0 8, 9 9 E. Braaten, S. Fleming, A. K. Leibovich, Phys. Rev. D63 (2001) 094006 8 F. Maltoni et al., Phys. Lett. B638 (2006) 202

14 14 Seção de choque difrativa 2009/02 Fração de momentum do próton carregada pelo Pomeron Quadrado do quadri-momentum transferido pelo próton Fator de fluxo do Pomeron α running

15 15 Variáveis 2009/02 Limites para fração de momentum do Pomeron Escalas

16 16 Função de estrutura 2009/02 Parametrização experimental para a função de estrutura do Pomeron (H1) 10 H1 Coll. A. Aktas et al, Eur. J. Phys. J. C48 (2006) 715 Trajetória do Pomeron Parâmetro de normalização m p = Massa do próton ParâmetroValor α IP B IP α IR (0) α IR B IR mcmc mbmb α 8 (5) (M Z 2 )

17 Distribuições de glúons Intervalo 0.0043 < z < 0,8, corresponde aos medido Neste trabalho FIT A. Resultados similar com fit B Fit A linha central colorido Fit B linha negra

18 18 A(s,b) é a amplitude do processo de interesse particular P S (s,b) é a probabilidade de que não ocorra interação inelástica entre os hádrons espalhados 2009/02 Probabilidade de Sobrevivência da lacuna de rapidez (GSP) Correções de múltiplos Pomerons em altas energias KKMR Regiões angulares do espaço de fase isento de partículas 11 E. Gotsman, E. Levin, U. Maor and A. Prygarin, arXiv:hep-ph/0511060 7 Gap de rapidez

19 19 Resultados 2009/02

20 20 Resultados 2009/02

21 21 Resultados 2009/02

22 22 Resultados 2009/02

23 23 Razões 2009/02 Razão difrativa aproximadamente R SD – 0,8 – 0,5 % (J/ψ) e R SD = 0,6 – 0,4 % (Υ) [σ] = pb/GeV

24 24 Conclusões 2009/02 Análise de hadroprodução difrativa de quarkonium na região central de pseudo-rapidez Uso de uma função de estrutura do Pomeron recente (H1 Collaboration – DESY – HERA) bem como valor de GSP do modelo KKMR – 2003 Resultados similares a outro trabalho 4 com o uso do GAP e α running Importante para verificação de futuros IP PDFs Estimativas para ser comparado com o LHC 5 C. S. Kim, J. Lee e H. S. Song, Phys. Rev. D55 (1997) 5429