Investigando a ocorrência de duplo espalhamento partônico no LHC

Abstract

Neste trabalho foi feito um estudo detalhado dos processos de duplo espalhamento partônico (DPS), seguido de uma investigação acerca da ocorrência de tais processos nas colisões próton-próton no LHC. A investigação deu-se pela análise da produção múltipla de fótons, de estados finais com quatro jatos e também da produção dupla de pares quark-antiquark pesados. Todos os processos foram calculados em ordem dominante (LO), considerando que cada espalhamento duro consista de um processo partônico 2 → 2.Para a produção múltipla de fótons foi verificado que a contribuição maior em DPS é a dos processos onde são produzidos dois fótons. No entanto, essa contribuição é suprimida pelos processos de espalhamento partônico simples (SPS) em regiões cinemáticas com momento transverso (pT ) superior à 20 GeV. Para a produção de jatos, os resultados sugerem que a medida em que a energia do centro de massa aumenta, a contribuição DPS se torna cada vez mais significativa. Apesar dos dados experimentais indicarem que a produção de quatro jatos em colisões pp é dominada por processos SPS, foi observado que para valores mais baixos de pT a ocorrência de DPS possa ser factível. O canal mais promissor dentre os analisados é a produção dupla de pares quark- antiquark pesados. Além do estado final ccc ̄ c ̄, que já é sabido ser de grande relevância, os estados bbbb e ccbb também se mostraram favoráveis à observação de processos DPS.

In this work it was made a detailed study of double parton scattering processes (DPS) followed by an investigation on the occurrancy of these processes in proton-proton collisions at the LHC. The investigation was performed by the analysis of multiple photon production, final states containing four jets as well as the double production of heavy quark-antiquark pairs. All the processes were calculated in leading-order (LO), considering that each hard scattering consists of a 2 → 2 partonic process. For multiple photon production it was verified that the largest DPS contribution comes from processes producing two photons. However, this contribution is supressed by single parton scattering (SPS) processes in kinematic regions with transverse momentum (p T ) higher than 20 GeV. For jet production, the results suggest that, as the center of mass energy becomes larger, the DPS contribution becomes more significant. Although experimental data indicate that four jet production in pp collisions is dominated by SPS processes, it was observed that for lower values of p T the DPS contribution may be feasible to be observed. The most promissing channel among those analised is the heavy-quark production. Besides the cccc final state, which is known to be of great importance, the bbbb and ccbb states are also shown to be favorable to DPS observation. Keyword: QCD;partons;scattering