Изучение процессов рождения лёгких векторных мезонов, таких как ш и ф, представляет интерес для понимания механизмов адронизации и проверки феноменологических моделей, применяемых в квантовой хромодинамике. В отличие от псевдоскалярных мезонов (я0, ^), ш и ф обладают спином 1, и имеют иную внутреннюю структуру: го состоит из лёгких валентных кварков , а ф содержит скрытую странность. Эти особенности делают их важными объектами для изучения фрагментации глюонов и распределения странности в конечных состояниях.
Фрагментация в го и ф-мезонах слабо изучена по сравнению с другими каналами, что связано с нехваткой экспериментальных данных. Тем не менее, существующие попытки описания этих процессов, включая модели с нарушением SU(3)-симметрии , позволяют сделать первые шаги в построении обобщённой картины рождения векторных мезонов. Измерения кинематических распределений го и ф позволяют протестировать переход от мягких процессов при значениях поперечного импульса меньше 2 ГэВ, где работают модели адронизации, к режиму жёсткого партонного рассеяния при рт > 5 ГэВ, описываемому пертурбативной квантовой хромодинамикой .
Особый интерес представляет изучение рождения ф мезонов в протон-протонных столкновениях, поскольку они несут информацию о странных компонентах в структуре партонов. Кроме того, ф мезон играет ключевую роль в проверке статистических моделей рождения частиц, особенно в контексте канонического подавления странности в малых системах. Современные измерения в этом направлении помогут уточнить функции фрагментации и распределения партонов, что критически важно для дальнейшего развития теоретических моделей КХД в переходной области между возмущёнными и невозмущёнными режимами.
В данной работе выполнено высокоточное измерение дифференциальных и
двойных дифференциальных сечений рождения векторных мезонов J/y, го и ф в протон-
протонных столкновениях при V? = 13.6 ТэВ на данных эксперимента ATLAS за 2022 год с
интегральной светимостью L = 35.7 фб -1 . Для отбора событий применялись
комбинированный тип реконструированных мюонов и Medium критерий идентификации,
что обеспечило высокую эффективность выделения сигнала и надёжную оценку фоновых
вкладов. Подгонка пиков инвариантной массы мюонных пар с использованием
соответствующих функциональных форм позволила извлечь значения масс и ширин
резонансов, достаточно хорошо согласующимися с данными из Particle Data Group.
Полученные дифференциальные сечения демонстрируют устойчивое
логарифмическое убывание с ростом поперечной компоненты импульса и слабую
зависимость по псевдобыстроте. Наилучшее согласие с результатами других исследований
отмечено для вторичного J/y- и го-мезонов, тогда как для первичного J/y- и ф-мезонов в
диапазоне р т от 28 до 34ГэВ обнаружены расхождения, что, вероятно, следует отнести к
разному аксептансу и алгоритму перераспределения части событий во вспомогательный
поток данных, не учтённый в анализе. Двойные дифференциальные измерения
дополнительно подтвердили стабильность статистики в узких бинах и позволили выявить
тонкие особенности кинематики рождения лёгких векторных мезонов. Всесторонняя
оценка систематических неопределённостей — включающая вклады от выбора модели
подгонки, эффективности реконструкции и работы триггера, а также абсолютной
светимости — гарантирует высокую достоверность результатов.
Проведённое исследование существенно расширяет область точных измерений
дифференциальных сечений рождения го- и ф-мезонов в мюонном канале распада в
высоком р т -регионе и закладывает прочную основу для дальнейшего анализа полных
данных Run 3: при возрастании интегральной светимости ожидается заметное снижение
статистических ошибок и возможность изучения таких редких процессов, как распад
бозона Хиггса в мюонную пару.
