[論文レビュー] CCFM prediction on forward jets and $F_2$: parton level predictions and a new hadron level Monte Carlo generator CASCADE

H. Jung|arXiv (Cornell University)|Aug 28, 1999

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 15

ひとこと要約

本論文は、HERAにおけるフォワードジェット生成断面積とプロトン構造関数 $F_2$ を同時に記述できる、CCFM進化方程式に基づく新しいハドロンレベルのモンテカルロジェネレータ（CASCADE）と、部分粒子レベルのモンテカルロ実装（Smallx）を提案する。研究では、前向き進化と後ろ向き進化の両スキームの整合性を検証し、CCFMが小$ x $領域のダイナミクスとコherence効果、角度順序付けを統合できることを示し、ディープインエラスチック散乱とジェット生成を統一的に記述できることを明らかにした。

ABSTRACT

: A solution of the CCFM equation for a description of both the structure function F 2 and the cross section of forward jet production as measured by the HERA experiments is obtained on the basis of the parton level Monte Carlo program Smallx. The treatment of the non - Sudakov form factor and the so - called \\consistency constraint" are discussed. Following this a backward evolution scheme according to CCFM is developed which then is used to construct an ecient hadron level Monte Carlo program Cascade. The results from the forward evolution and the backward evolution Monte Carlos are compared and found to be consistent. 1 Introduction The parton evolution at small values of x is believed to be best described by the CCFM evolution equation [1-4], which for x ! 0 is equivalent to the BFKL evolution equation [5-7] and for large x reproduce the standard DGLAP equations. The CCFM evolution equation takes coherence eects of the radiated gluons into account via angular ordering. Already ...

研究の動機と目的

• HERAにおける$F_2$構造関数とフォワードジェット生成断面積を同時に記述できる、CCFM進化に対する一貫性のある部分粒子レベルのモンテカルロフレームワークの構築。
• 小$ x $領域における正確なダイナミクスを実現するための非-Sudakov形因子と「整合性制約」をCCFM進化に組み込むこと。
• 高$ x $から低$ x $スケールへと後ろ向き進化を行うことで、効率的なハドロンレベルのシミュレーションを可能にする、CCFMに基づく効率的ハドロンレベルモンテカルロジェネレータ（CASCADE）の構築。
• CCFMにおける前向き進化と後ろ向き進化の両スキームの整合性を検証し、予測の信頼性を確保すること。

提案手法

• Smallx部分粒子レベルモンテカルロプログラムに、角度順序付けとコherence効果を組み込んだCCFM進化方程式の実装。
• 小$ x $領域での運動論的および力学的挙動を正しく保つために、非-Sudakov形因子と「整合性制約」を組み込む。
• 高$ x $から低$ x $スケールへと後ろ向きに進化させるCCFMスキームを構築し、効率的なハドロンレベルのシミュレーションを可能にする。
• 後ろ向き進化フレームワークを基盤として、ジェット生成と$F_2$構造関数をシミュレートする、ハドロンレベルのCASCADEモンテカルロジェネレータを構築。
• 前向き進化と後ろ向き進化の両スキームからの結果を比較し、予測の整合性と信頼性を検証。
• CCFM方程式をコア進化カーネルとして使用し、小$ x $領域ではBFKLに、大$ x $領域ではDGLAPに滑らかに接続する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CCFM進化方程式は、HERAにおけるディープインエラスチック散乱の$F_2$構造関数とフォワードジェット生成断面積を一貫して記述できるか？
• RQ2 非-Sudakov形因子と「整合性制約」は、部分粒子レベルのシミュレーションにおけるCCFM予測の精度にどのように影響するか？
• RQ3 CCFMにおける後ろ向き進化スキームは、前向き進化と整合的であり、信頼できるハドロンレベルのイベント生成に有効か？
• RQ4 角度順序付けとコherence効果の組み込みにより、ジェットおよび構造関数観測量における小$ x $領域ダイナミクスの記述はどの程度改善されるか？
• RQ5 新規のCASCADEモンテカルロジェネレータは、CCFM進化を用いて、フォワードジェットと$F_2$の実験データを正確に再現できるか？

主な発見

• CCFM進化方程式は、HERAで測定された$F_2$構造関数とフォワードジェット生成断面積を両方とも成功裏に記述し、観測量間の整合性を示した。
• 非-Sudakov形因子と「整合性制約」の組み込みにより、小$ x $領域における運動論的挙動と安定性が正しく保証された。
• CCFMにおける後ろ向き進化スキームは、前向き進化と一貫した結果をもたらし、CASCADEモンテカルロジェネレータへの適用が正当化された。
• CASCADEジェネレータは、CCFMに基づく効率的かつ正確なハドロンレベルイベントシミュレーションツールを提供し、HERAデータとの詳細な比較を可能にした。
• 結果から、CCFMが角度順序付けとコherence効果を通じて、小$ x $領域のダイナミクス（BFKLに類似）と大$ x $領域の振る舞い（DGLAPに類似）を統合できることを確認した。
• このフレームワークは、CCFMが全$ x $範囲にわたるパートン進化を妥当かつ一貫して記述できることを示し、精度の高いQCD研究に適していることが明らかになった。