O processo de duplo espalhamento de pártons em colisões ultraperiféricas

Abstract

Em colisões hadrônicas, a seção de choque pode ser estimada assumindo que a interação dominante se dá entre um párton do projétil com um párton do alvo. Este processo pode melhorar a nossa compreensão sobre e a construção da função de distribuição partônica do próton. No Grande Colisor de Hádrons, a ocorrência de processos de dupla interação partônica, dois pártons do projétil com dois pártons do alvo, torna-se significativa e deve ser considerada devido à elevada luminosidade partônica no estado inicial da colisão. A seção de choque da dupla interação partônica em uma colisão pp é dependente da seção de choque efetiva $\sigma^{pp}_{\rm eff}$, que tem informação da distribuição do momento transversal dos pártons dentro dos prótons que colidem. A descrição ingenua de $\sigma^{pp}_{\rm eff}$ difere fortemente dos dados experimentais obtidos no Grande Colisor de Hádrons, principalmente quando há interações de glúons no estado inicial. Assim, esta discrepância sugere a existência de correlações nos pártons que participam da colisão. Como complemento a colisões duras pp, nos propomos a estudar a seção de choque para a produção mista de quarks pesados e diléptons em uma colisão ultraperiférica de pp, Ap e AA. Nessa colisão no estado inicial, temos a interação de dois fótons vindos do núcleo projétil com dois glúons ou fóton-glúon vindos do próton ou núcleo alvo. A seção de choque é calculada através da convolução do fluxo de fótons reais, descrito pelo método de Weizsäcker-Williams, e a probabilidade da emissão do glúon do próton ou núcleo, descrita pela função de distribuição partônica. Distribuições calculadas em diferentes variáveis cinemáticas serão capazes de nos proporcionar informações relevantes sobre o processo de dupla interação partônica.

Abstract: In hadron collisions, the cross section can be estimated assuming that the dominant interaction occurs between one parton of the projectile and one parton of the target, a process named single parton scattering. This process can improve our understanding about and the construction of the parton distribution function of the proton. At the Large Hadron Collider, the occurrence of double parton interaction process, which happens between two partons of the projectile with two partons of the target, becomes significant and should be considered due to the high parton luminosity in the initial state of the collision. The double parton interaction process cross section in pp collision is dependent on an effective cross section $\sigma^{pp}_{\rm eff}$, which has information about the transverse momentum distribution of partons inside the colliding protons. The naive description of $\sigma^{pp}_{\rm eff}$ differs strongly from the experimental data obtained at the Large Hadron Collider, mostly when there are gluon interactions in the initial state. Thus, this discrepancy suggests the existence of correlations in the partons that participate in the collision. As a complement to hard pp collisions, we propose to study the cross section for the mixed production of heavy quarks and dileptons in ultraperipheral collisions of pp, Ap and AA. In this collisions in the initial state, we have the interaction of two photons coming from the nucleus projectile with two gluons or photon-gluon coming from the target proton or nucleus. The cross section is calculated through the convolution of the real photon flux, that is described by the Weizsäcker-Williams method, and the probability of a gluon emission from the proton or nucleus, described by the parton distribution function. Distributions calculated on different kinematic variables will be able to provide us relevant information about the double parton interaction process.