[論文レビュー] An Unorthodox Introduction to QCD

Andrew J. Larkoski|arXiv (Cornell University)|Sep 18, 2017

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 26被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、下位から上位への、コンformal field theoryにインspiredされた摂動的QCDのアプローチを提示し、ソフトグルーオン放出のポisson過程モデルを通じてサドコフ形式因子を導出する。ソフトドロップジャーニャーを導入して非グローバル対数項を抑制し、カットオフ以下のジャーニャ質量分布が平坦な対数的勾配を示すようにし、αₛの高精度抽出を可能にする。

ABSTRACT

These are lecture notes presented at the 2017 CTEQ Summer School at the University of Pittsburgh and the 2018 CTEQ Summer School at the University of Puerto Rico, Mayaguez. The title is a reference to hep-th/0309149 and introduces perturbative QCD and its application to jet substructure from a bottom-up perspective based on the approximation of QCD as a weakly-coupled, conformal field theory. Using this approach, a simple derivation of the Sudakov form factor with soft gluon emission modeled as a Poisson process is presented. Topics of the identification and discrimination of quark- versus gluon-initiated jets and jet grooming are also discussed.

研究の動機と目的

• スケール不変性と弱い結合を基礎原理として用い、QCDジャーニャサブストラクチャーの簡潔で直感的な導入を提供すること。
• 二重対数近似において、ソフトグルーオン放出をポisson過程としてモデル化することで、サドコフ形式因子を導出すること。
• ソフトグルーオン、広角放射線を除去するためのソフトドロップジャーニャーを導入し、ジャーニャ質量分布における非グローバル対数項を抑制すること。
• ソフトドロップジャーニャーによって、カットオフ以下の領域でジャーニャ質量分布の対数的勾配が平坦になることを示し、αₛの高精度抽出を可能にすること。

提案手法

• 高エネルギー領域においてQCDが近似的にスケール不変的であり、弱い結合的であると仮定し、αₛを小さなパラメータとして扱う。
• 次元解析とスケール不変性を用いて、クォーク初期のグルーオン放出確率を P ∝ (αₛC_F/π) (dz/z) (dθ²/θ²) として導出する。
• ランド平面におけるソフトグルーオン放出をポisson過程としてモデル化し、τ > z_cut の場合にサドコフ形式因子 exp[−(αₛC_F/π)(1/2)log²τ] を得る。
• 相対的エネルギーカット z_cut と β = 0 の角度順クラスタリングを用いてソフトドロップジャーニャーを実装し、ソフトでコヒーレントな放出を除去する。
• τ < z_cut の場合の修正されたサドコフ形式因子を計算し、二重対数項の抑制と z_cut 依存性への置き換えを示す。
• 微分ジャーニャ質量断面積を導出し、修正されたサドコフ因子のおかげで τ = z_cut 以下の領域で平坦な対数的勾配が現れることを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 QCDにおけるスケール不変性と弱い結合性を用いて、完全なQCDラグランジュアンに依存せずにサドコフ形式因子を導出する方法は何か？
• RQ2 二重対数近似は、ソフトおよびコヒーレントグルーオン放出の位相空間を単純化するために果たす役割は何か？
• RQ3 ソフトドロップジャーニャーは非グローバル対数項をどのように除去し、ジャーニャ質量分布をどのように変更するか？
• RQ4 なぜソフトドロップジャーニャーを施した後、τ = z_cut 以下の領域でジャーニャ質量分布が対数的勾配がほぼ平坦になるのか？

主な発見

• 二重対数近似において、ジャーニャ質量のサドコフ形式因子は τ > z_cut の範囲で exp[−(αₛC_F/π)(1/2)log²τ] として導出される。
• τ < z_cut の場合、サドコフ因子は exp[−(αₛC_F/π)(−½log²z_cut + log z_cut log τ) に変化し、二重対数項が抑制され、z_cut 依存性に置き換えられる。
• 微分ジャーニャ質量断面積は、τ = z_cut 以下の領域で平坦な対数的勾配を示し、αₛに強く敏感である。
• ソフトドロップジャーニャーは、ソフトで広角の放射線を効果的に除去し、ジャーニャの硬いコヒーレントコアのみを保持する。
• 修正されたジャーニャ質量分布により、平坦領域における対数的勾配の強いかかる依存性のおかげで、αₛの高精度測定が可能になる。