基于非相对论量子色动力学对极化质子碰撞产生重夸克偶素的研究

Heavy quarknonium is one of the hottest issues in high energy physics. The study on the spin asymmetries of the J/ψ production in polarized proton-proton collisions provide an excellent opportunity to test the quarkonium production mechanisms. Nonrelativistic Quantum Chromodynamics (NRQCD) is one of the most successful models in describing the productions and decays of heavy quarkonium. Based on NRQCD, this program will investigate both the double spin asymmetry A_LL and A_LT , as well as the transverse single-spin asymmetry A_N in polarized p+p --> J/ψ+X up to the QCD Next-to-Leading Order and the relativistic corrections. These analyses will provide meaningful information on the production mechanisms of heavy quarknoium, as well as the understanding of the proton spin structure.

重夸克偶素是高能物理前沿最热门的课题之一，对其产生机制的探索与检验有赖于不同实验平台上观测数据的分析。极化质子碰撞过程中产生重夸克偶素的自旋不对称观测量为检验重夸克偶素的产生机制带来新的机遇。目前，非相对论量子色动力学是描述重夸克偶素产生与衰变过程最成功的模型之一。基于该理论模型，本项目拟对极化质子碰撞产生重夸克偶素过程的双自旋不对称A_LL、A_LT以及单横向自旋不对称A_N等观测量进行QCD次领头阶修正和相对论修正计算，并结合实验观测进行唯象学分析。试图在检验重夸克偶素产生机制的同时，为探索质子自旋的构成提供新的有价值的参考依据。

重夸克偶素是高能物理前沿最热门的课题之一，对其产生机制的探索与检验有赖于不同实验平台上观测。非相对论量子色动力学是描述重夸克偶素产生与衰变过程最成功的模型之一。基于该理论模型，本项目对底夸克偶素Υ(1S,2S,3S)在强子对撞机上的极化进行了QCD次领头阶分析，研究结果重申了高激发态χb (1P,2P,3P)衰变对Υ(1S,2S,3S)产率的重要性，占比30%以上。在此基础上得到的Υ(1S,2S,3S)极化参数在不同能区、不同快度区间均能较好地与实验数据吻合。该工作说明NRQCD在很大程度上能解释底夸克偶素的产生机制。同时，本项目探讨了软胶子因子化方案下粲夸克偶素的产生，通过与NRQCD方案的对比以及同实验数据的比较，该工作表明软胶子因子化通过对相对论修正的高阶项重求和而减少的色八重态过程，并获得了更接近实验数据的结果。此外，本项目着力通过极化质子碰撞过程探索重夸克偶素的产生机制，通过对自旋不对称量A_LL^(J/ψ)，A_LT^(J/ψ)等在相对论修正、QCD修正次领头阶的研究来检验NRQCD因子化，相关工作仍在持续开展。