Implicações fenomenológicas da alta densidade partônica na produção de diléptons para energias de raios cósmicos
Resumo
Partículas vindas do espaço atingem nossa atmosfera a todo o instante e podem chegar
a energias extremas da ordem de 1020 eV , sendo assim, chamadas de Raios Cósmicos Ultra-
Energéticos (UHECR). Na interação destes raios com a atmosfera temos um processo com
energia muito superior `as obtidas em laboratórios, o que permite investigar a teoria das
interações fortes em um regime cinemático inexplorado. Como resultado da interações
dos UHECR com a atmosfera surge os chuveiros atmosféricos extensos. Esse chuveiro atmosférico extenso consiste em uma superposição de uma cascata hadronica, que esta situada
na parte central, e uma cascata eletromagnética, iniciada por fótons provenientes de decaimentos
de pıons neutros produzidos pela parte hadronica, ou através do processo Drell-Yan,
que consiste na interação direta da partícula primária com os nucleos de atomos da atmosfera
gerando os dileptons. Nosso objetivo neste trabalho ´e estimar os efeitos de alta densidade
no processo Drell-Yan e a consequente influencia na cascata eletromagnetica induzida por
eles. O formalismo de dipolos ´e utilizado como referencial terico para o c´alculo das seções
de choque. Neste formalismo interação entre projetil e alvo ´e considerada atraves da seção
de choque de dipolo σdip, que esta diretamente associada `a dinamica da Cromodinamica
Quantica (QCD) em altas energias. Esta interação depende da densidade de partıculas
no alvo e qualquer efeito de alta densidade ´e incluido nesta seção de choque. Neste estudo
investigamos os efeitos de alta densidade partonica no processo Drell-Yan, em colisoes proton-proton (pp) e proton-nucleo (pA), em termos da massa e do momentum transverso dos dileptons produzidos. Uma comparação entre os modelos para a σdip propostos por Golec-Biernat e W¨usthoff (GBW) e Albacete et. al. (rcBK) , que descrevem a fısica de
saturação partonica, em colisoes pp para energias dos aceleradores RHIC e LHC e dos UHECR, ´e realizado. Para efeitos de comparação, calculamos a seção de choque para a produção de dileptons utilizando a expansao em primeira ordem da GBW, onde os efeitos de alta densidade nao estao presentes. Os calculos apresentados neste trabalho utilizando o modelo rcBK sao feitos e apresentados pela primeira vez. Para colisoes pA consideramos
quatro modelos distintos, e realizamos uma comparação entre eles, considerando o n´ucleo
de chumbo para energia do LHC e n´ucleos de nitrogˆenio (ar) para energia dos UHECR .
Os resultados demonstram que os efeitos de alta densidade s˜ao muito grandes, 102 para
colis˜oes pp e ≈ 103 para colis˜oes pA, para pequeno momentum tranverso para as energias
dos UHECR. Esses resultados mostram que os efeitos de alta densidade precisam ser considerados
no c´alculo da se¸c˜ao de choque para a produ¸c˜ao de dil´eptons, e consequentemente,
nas simula¸c˜oes das intera¸c˜oes dos UHECR com a atmosfera.
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