Fotoprodução de mésons vetoriais pesados em colisões ultraperiferais e periferais

Abstract

Neste trabalho, investigamos a fotoprodu c~ao exclusiva dos m esons vetoriais pesados V (J= ; (2S); Y (1S); Y (2S); Y (3S)) em colisões periféricas e ultraperiféricas para as energias do Large Hadron Collider (LHC). Utilizando o método de Weizsacker-Williams, a seção de choque hadrônica e descrita em função de duas componentes: o uxo de fotons e a seção de choque de fotoprodução. O primeiro descreve a radiação eletromagnética emitida por um dos hadrons em colisão, enquanto o segundo caracteriza a interação da radiação (fótons) com o alvo hadrônico. Em nossos calculos, descrevemos a seção de choque de fotoprodução a partir do formalismo de dipolos de cor, no qual j a estão includos efeitos de supressão como o fenômeno de saturação partônica. No formalismo em questão, o fotonutua em um par quark-antiquark que, por sua vez, interage com o alvo e, por m, se recombina para formar o meson. Para descrever a interação do dipolo com o alvo, modelos de dipolo baseados na equação BK, a qual governa a dinâmica de evolução do dipolo, são utilizados. No regime UPC, calculamos a distribuição em rapidez e a seção de choque total dos m esons citados em colisões pp, p-Pb e Pb-Pb. Para pp e p-Pb, os modelos de dipolo CGC e BCGC apresentam melhor concordância com os dados de LHC. Por outro lado, os resultados para colis~oes Pb-Pb superestimam os dados (somente para J= at e o momento), nos levando a concluir que o formalismo de dipolos não est a considerando todo o efeito de supressão. No regime periferal, as colaborações ALICE e STAR observaram um grande excesso na produção de J= para pequeno pT . Visto que a fotoprodução exclusiva atua nesta região cinematica, n os estendemos o formalismo de dipolos usado em UPC atrav es da construção de três cenarios baseados na geometria da colisão: (cenario 1) aplicação direta do uxo de fotons usual, com dependencia no parametro de impacto, e da seção de choque fotonuclear UPC sem qualquer outra modicação relevante; (cenario 2) aplicação de um uxo de fotons efetivo, construdo em função do uxo de fotons usual, e da seção de choque fotonuclear UPC; (cenario 3) alem do uxo de fotons efetivo, tambem foi considerada uma seção de choque fotonuclear efetiva. Os resultados obtidos com os três diferentes cenarios foram comparados com as medidas de ALICE, mostrando melhor acordo com os dados no cenario 3, principalmente nas regiões mais centrais (30%-50% and 50%-70%). Embora não seja possível armar que a fotoprodução exclusiva e a unica responsável pelo excesso de J= observado nos experimentos, existem indicações de que este mecanismo de produção e respons avel por uma significativa parte deste efeito.

In this work, the exclusive photoproduction for the heavy vector mesons V (J= ; (2S); Y (1S); Y (2S); Y (3S)) is investigated in peripheral and ultrapheriferal collisons at LHC energies. Using the Weizsacker-Williams method, the hadronic cross section was written in function of two components: the photon ux and the photoproduction cross section. The photon ux describes the eletromagnetic radiation emitted for one of the incomming hadrons, while the photoproduction cross section characterizes the scattering of radiation (photons) on the hadronic target. In our calculations, the photoproduction cross section is described by colour dipole formalism, in which are already present suppression e ects like the partonic saturation phenomenon. In this formalism, the incoming virtual photon uctuates into a quark-antiquark pair, then the q q pair scatters elastically into the proton, and nally the q q pair recombines to form the meson. To describe the dipole-target interaction, dipole models based in the BK equation, which governs the dynamics of dipole evolution, was used. In the UPC regime, the rapidity distribution and the total cross section was calculated for the V mesons in pp, p-Pb and Pb-Pb collisions. For pp and p-Pb, the dipole models CGC and bCGC presented better aggrement with the LHC data. Therefore, the results for Pb-Pb collisions overestimate the data (only for J= so far) in the large rapidity range, possibly meaning that the dipole formalism is not considering all the suppresion e ects. In the peripheral regime, the ALICE and STAR collaborations observed an excess for J= production at very small pT . Since exclusive photoproduction operates in this kinematic region, the dipole formalism used in UPC was extended to peripheral regime considering three scenarios based in the geometry of the collision: (scenario 1) the direct application of the usual photon ux with b dependence and of the photonuclear cross section with no relevant change in relation to the UPC, (scenario 2) the application of an e ective photon ux keeping the photonuclear cross section unchanged, and (scenario 3) also considering an e ective photonuclear cross section. The results obtained with the three di erent scenarios were compared with the ALICE measurements, showing a better agreement with the data in the more complete approach (scenario 3), mainly in the more central regions (30%-50% and 50%-70%). Although it is not yet possible to con rm that the exclusive photoproduction is fully responsible for the J= excess observed in ALICE, however there are good indications that it produces a considerable part of the e ect.