[論文レビュー] 2-soft-gluon exchange and factorization breaking

John C. Collins|ArXiv.org|Aug 31, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 12被引用数 25

ひとこと要約

この論文は、ハドロン-ハドロン衝突における高横動量ハドロン生成における $k_T$-因数化の先行反例を、スペクテーター線とハード散乱の間の2つのソフトグルーオン交換の効果を計算することで拡張している。ウィルスン線の非指数化が、擬似実部を持つイケオナル propagator に起因し、標準的 $k_T$-因数化が失敗することを明示的に示しており、非因数化効果がleading order を超えて持続することを示しており、横動量構造に敏感な再結合法を無効にしている。

ABSTRACT

A previous counterexample to disprove k_T-factorization for H_1+H_2 --> H_3+H_4+X is extended calculationally to one higher order in gluon exchange. The result is that, by explicit calculation, standard k_T-factorization fails for the unpolarized cross-section for the production of hadrons of high transverse momentum in hadron-hadron collisions.

研究の動機と目的

• $k_T$-因数化に対する先行反例と、修正されたハード散乱による因数化有効性の後続主張との間の矛盾を解消すること。
• 摂動論的理論の高次の領域において、1ループで観測された因数化異常が続くかどうかをテストすること。
• 追加のソフトグルーオン交換による異常寄与が、他の図式によって相殺可能かどうかを検討し、標準的因数化を保存するかどうかを評価すること。
• 高 $p_T$ ハドロン生成における再結合法および横動量依存的パートン密度への影響を評価すること。

提案手法

• Collins:2007nk の1ループ反例を拡張し、スペクテーター線とハード散乱頂点の間の2つのソフトグルーオン交換を含めた。
• 特定の運動量ルーティングと輪郭変形を用いたファインマン図式により、2グルーオン交換のイケオナル propagator の虚数部を計算した。
• 質量レギュレータ $m_g, m_q$ を用いた横動量 $l_{1T}, l_{2T}$ における積分を通じて、パートン密度への異常寄与を評価した。
• ウォード恒等式と運動量空間の輪郭変形を用い、追加のグルーオン交換が標準的ウィルスン線に吸収可能かどうかを評価した。
• 統合断面積レベルでのキャンセルをテストするために、異常項 $I_1(k_T) + I_2(k_T)$ を $k_T$ について明示的に統合した。
• アーリアムの点ごとのキャンセルが成立しないかどうかをテストするために、$k_T = 0$ における振幅の振る舞いを分析した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2つのソフトグルーオン交換が含まれる場合、$k_T$-因数化における1ループで観測された因数化異常は持続するか？
• RQ2 2グルーオン交換による異常寄与は、他の図式によってキャンセル可能で、標準的因数化を保存できるか？
• RQ3 2つのソフトグルーオンが存在する状況でウィルスン線の指数化が失敗することは、非極化断面積に対する $k_T$-因数化の無効化に十分か？
• RQ4 Qiu:2007ar; Qiu:2007ey が提唱した修正ハード散乱プロポーザルは、2グルーオン結果と整合性を保っているか、それとも矛盾を解消するには高次の項が必要か？
• RQ5 横動量の統合によって非因数化効果がキャンセル可能か、それとも $k_T$ に点ごとに対応して持続するか？

主な発見

• パートン密度への2グルーオン交換寄与は、$k_T$ に依存する非ゼロの異常項 $I_1(k_T) + I_2(k_T)$ を生じ、$k_T$ に点ごとに対応してキャンセルされないため、標準的 $k_T$-因数化に違反する。
• $k_T = 0$ において、$I_1(0) + I_2(0)$ が解析的に負であることが証明されており、特定の横動量点でキャンセルが成立しないことを確認している。
• ウィルスン線の指数化の失敗は、イケオナル propagator の虚数部に起因し、追加のグルーオン交換が標準的ウィルスン線に写像できないことを示している。
• 異常項のキャンセルは、$k_T$ での統合によってのみ成立し、微分断面積レベルでは $k_T$-因数化が失敗するが、収束因子化は依然として有効である。
• この結果は、横動量構造に敏感な再結合法が脅かされていることを示しており、非因数化効果が高次の領域でも抑制されないからである。
• Qiu:2007ar; Qiu:2007ey のプロポーザルとの矛盾は、この段階では解消されておらず、ウィルスン線の指数化の失敗を考慮していないためである。