Fotoproducción de Encanto y Belleza

Fotoproducción de Encanto y Belleza
Ivonne Alicia Maldonado
Cervantes
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Contenido
•
•
•
•
•
Motivación
Hadronización de sabores pesados
Funciones de Fragmentación
Fotoproducción de Encanto y Belleza
Conclusiones
2
Motivación: Estructura del barión
• El estudio de colisiones fotón-protón a grandes energías, da información acerca de la
.
estructura del protón y de la fuerza que lo mantiene unido
Quarks de Valencia
Gluones
Quarks del mar
3
Hadronización de Sabores Pesados
fi(x,Q2)
Hadronización
σij
fj(x,Q2)
Experimento
Teoría (QCD)
Fragmentación y
experimento
4
Fragmentación
1. Función de Peterson: la amplitud de
transición de un quark pesado Q a un
hadrón H es inversamente proporcional
al valor de la energía transferida.
2. Función de Nason-Colangelo: Obtenida
de procesos de aniquilación e+e- para
los mesones D’s y generalizado a los
B’s.
3. Función de Lund: se da fragmentación de
cuerdas, descrito por una aproximación
iterativa. Da la probabilidad de producir
varios pares de quark-antiquark y la
probabilidad de que se forme un mesón
específico.
D (z) =
H
Q
N
ε ⎤
⎡ 1
z ⎢1 − −
z 1 − z ⎥⎦
⎣
2
DQH (z) = N(1− z)α zβ
bmT2
−
a
z
DQH ( z) = 1z (1 − z) e
5
Funciones de Fragmentación
D ( z) =
H
Q
N
ε ⎤
⎡ 1
z ⎢1 − −
⎣ z 1 − z ⎥⎦
2
α β
D (z) = N(1− z) z
H
Q
6
Fusión Fotón-Gluón
Componente Puntual:
El fotón se comporta como una partícula puntual, e interactúa con un
gluón proveniente del protón, siendo su momento absorbido totalmente.
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Fotoproducción de Sabores Pesados
La fotoproducción de sabores pesados, se da por la
colisión de un fotón y un protón. Hay dos
contribuciones:
1. Componente Puntual (orden principal),
2. Componente Resuelta.
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Fusión Fotón-Gluón
Amplitud de transición:
M
2
mc2 ⎞ ⎛ mc2
mc2 ⎞
8 ⎡ 1 ⎛ mc2 − tˆ mc2 − uˆ ⎞ ⎛ mc2
⎟⎟
⎟⎟ − 2⎜⎜ 2
⎟⎟ + 2⎜⎜ 2
+ 2
= ⎢ ⎜⎜ 2
+ 2
+ 2
ˆ
ˆ
ˆ
9 ⎢ 2 ⎝ mc − uˆ mc − t ⎠ ⎝ mc − uˆ mc − t ⎠ ⎝ mc − uˆ mc − t ⎠
⎣
Variables de Mandelstam:
uˆ = m c2 − xm T
s e − yc ,
s e yc ,
dσˆ
1 α eα s (Q 2 )
4
(
)
Ec Ec 3
=
2
π
δ ( pγ + p g − pc − pc ) M
6
3
d pc d pc 2 sˆ 4(2π )
Sección Eficaz Diferencial:
⎤
⎥
⎥⎦
sˆ = xs ,
tˆ = m c2 − m T
Subproceso:
2
( )
(
)
2
2
2
Q
πα
α
dσ
s
g
x
Q
,
2
e s
= ∫ dpT2 M
dxF
sˆ 2
E s − mT e yc
(
)
2
9
Resultados: Componente puntual del fotón
Sección eficaz en términos de la xF, para la fotoproducción de quarks c’s
y b’s en el proceso de fusión fotón-gluón
10
Sección eficaz en términos de pT
2
• Sección eficaz en términos
de pT2 a 300 y 600 GeV,
comparado con la
parametrización que ajusta a
los datos del experimento.
Con b = 1.07 y c = - 0.04
dσ
2
4
=
−
−
exp
bp
cp
T
T
dpT2
(
)
11
Mesón J/Ψ
• Sección eficaz en función de
la Energía del centro de
masa para la fotoproducción
del J/Ψ.
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Mesón Y
• Sección eficaz de producción
de Upsilon en función de la
energía del centro de masa.
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Componente resuelta del fotón
Componente resuelta del fotón:
El fotón tiene la probabilidad de fluctuar a estados quark-antiquark y
posteriormente a hadrones.
14
Componente resuelta del fotón
Amplitud de transición para la interacción de un par quark-antiquark
M
2
qq
4
=
9
(
[(
) (
) (
)
)]
⎡ m 2 − tˆ 2 + m 2 − uˆ
c
⎢ c2
2
⎢⎣ m c − tˆ + m c − uˆ
Variables de Mandelstam:
2
2
⎤
m c2
+
⎥
2
2
ˆ
m c − t + m c − uˆ ⎥⎦
(
) (
)
sˆ = x1 x2 s,
tˆ = mc2 − (1 + mT2 e − Δy ),
uˆ = mc2 − (1 − mT2 e Δy ),
Subproceso:
d σˆ 1 πα 2
=
ˆ
dt
9 m T2
m C2
cosh( Δ y ) + 2
mT
(1 + cosh( Δ y ) )3
Sección Eficaz Diferencial:
dσ
s
=
dx F
2
∑
i, j
1 d σˆ
∫ dp dy c x1 f i ( x1 , Q ) x 2 f j ( x 2 , Q ) E d tˆ
2
T
2
2
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Componente resuelta del fotón: c’s
Funciones de distribución de
los partones (PDF)
Sección eficaz de producción
de quarks c’s con la
componente resuelta del
fotón.
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Componente resuelta del fotón: b’s
I
•Se puede observar que la sección eficaz para la producción de
b’s es similar a la de c’s
•La sección eficaz al interactuar quarks del mar es menor que de
los quark de valencia.
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Producción de mesones D’s neutros
Sección eficaz
(puntual+resuelta) en términos
de xF, para la producción de
mesones Dº, con distintas
funciones de fragmentación.
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Producción de mesones B’s
Sección eficaz (puntual +
resuelta) para la producción
de mesones B’s cargados, en
términos de la xF.
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Experimento vs. Teoría (3 FF)
• Los datos son mejor
descritos por la función de
fragmentación de Peterson.
Mientras que la función de
Nason-Colangelo es la que
da una peor descripción.
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Asimetrías de fotoproducción D's y B’s
A(x) =
dσB+ − dσB−
dσB+ + dσB−
A( x) =
A(x) =
dσD− −dσD+
dσD− +dσD+
dσ D − − dσ D +
dσ D − + dσ D +
• El comportamiento de las
asimetrías a 300 GeV y a
600 GeV es similar.
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Conclusiones:
• Se ha calculado la sección eficaz de producción de los quarks c y b, en
función de las variables cinemáticas xF, de y y de pT, para la componente
puntual y resuelta.
• Se ha calculado la sección eficaz de producción de los mesones J/Ψ y Υ,
observándose un buen acuerdo con los datos experimentales.
• Se han calculado las secciones eficaces para la producción de mesones B’s
y D’s, con las funciones de fragmentación: Peterson, Nason-Colangelo y
Lund.
• Para los mesones D’s, la función de fragmentación que mejor describe los
datos experimentales es la de Peterson con ε= 0.11
• La contribución a la sección eficaz dada por la parte puntual es de 96% y
de la resuelta 4%.
• Se han calculado las asimetrías de producción de mesón-antimesón y
comparado con datos.
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