TOTEM 在 $\sqrt{s}=13$ TeV 下对弹性微分截面的测量

TOTEM 合作组利用专用的 $\beta^{*}=90$ m 束流光学，在 $\sqrt{s}=13$ TeV 的 LHC 能量下测量了质子-质子弹性微分截面 ${\rm d}\sigma/{\rm d}t$。Roman Pot 探测器被插入到距 LHC 束流 10$\sigma$ 处，从而得以在四动量转移平方 $|t|$ 的 $[0.04$ GeV$^{2}$$; 4$GeV$^{2}$$]$ 范围内进行测量。高效的数据获取使得约 10$^{9}$ 个弹性事例被收集，从而精确测量了微分截面，包括衍射极小（dip）、随后的极大（bump）以及大-$|t|$ 尾部。在 $|t|$ 范围 $0.04~$GeV$^{2}$ 至 $0.2~$GeV$^{2}$ 内，平均核斜率被发现为 $B=(20.40 \pm 0.002^{\rm stat} \pm 0.01^{\rm syst})~$GeV$^{-2}$。极小位置为 $|t_{\rm dip}|=(0.47 \pm 0.004^{\rm stat} \pm 0.01^{\rm syst})~$GeV$^{2}$。在 bump 处相对于 dip 处的微分截面比值 $R=1.77\pm0.01^{\rm stat}$ 已被高精度测量。TOTEM 的一系列弹性 pp 测量表明，该 dip 是 TeV 尺度下 pp 微分截面的永久特征。