[論文レビュー] CepGen -- A generic central exclusive processes event generator for hadron-hadron collisions

L. Forthomme|arXiv (Cornell University)|Aug 18, 2018

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 40被引用数 7

ひとこと要約

CepGen は、ハドロン-ハドロン衝突における中央排他的過程（CEP）をシミュレートするための新しいモンテカルロイベントジェネレータであり、2光子レプトン対生成の LPAIR マトリックス要素と、低虚仮想性領域における精度を向上させるための kT 因数化光子フラックスを実装している。CepGen は LPAIR と数値的に整合しており、光子誘発過程（W± 対生成や微分的光子生成を含む）の柔軟なモデリングを可能にしている。

ABSTRACT

We present an event generator for the simulation of central exclusive processes in hadron-hadron reactions. Among others, it implements the two-photon production of lepton pairs previously introduced in LPAIR. As a proof of principle, we show that the two approaches are numerically consistent. The $k_{ m T}$-factorized description of this process is also handled, along with the two-photon production of a quark, or a $W^\pm$ gauge boson pair. This toolbox may be used as a common framework for the definition of many other processes following this approach. Additionally, photoproduction and other photon induced processes are also considered, or being implemented.

研究の動機と目的

• ハドロン-ハドロン衝突における中央排他的過程をシミュレートするための統合的かつ拡張可能なフレームワークの開発。
• LPAIR と kT 因数化マトリックス要素の両方を用いて、高精度な2光子レプトン対生成の実装。
• 完全な横運動量依存性を考慮した光子誘発過程の正確なモデリング。
• 両コミュニティが共通して利用可能なツールを提供することで、実験的および素性研究を支援。
• モジュラー設計により、光子生成やその他の光子誘発過程への拡張を可能に。

提案手法

• 2光子レプトン対生成に完全な2→4 マトリックス要素アプローチを用い、等価光子近似（EPA）を回避。
• kT 因数化を用いて、横方向および縦方向の運動量成分を有する非統合光子フラックスを実装。
• Budnev の規定を用い、光子の部分プロトン運動量の割合 ξ および横運動量の二乗 k⊥² の関数として非統合光子フラックスを定義。
• 完全な位相空間処理を伴う弾性および非弾性光子放出をサポート。
• 標準的な HEP シミュレーションツールとの互換性を確保するため、HepMC および Les Houches イベントファイル仕様に対応。
• pp および ep 初期状態の間でのユーザー制御を可能にし、新しいプロセス用に拡張可能なアーキテクチャを備える。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 汎用イベントジェネレータは、完全な光子の虚仮想性を考慮した pp 衝突における2光子レプトン対生成を正確にシミュレートできるか？
• RQ2 kT 因数化アプローチは、中央排他的過程において LPAIR 実装と数値的にどの程度一致するか？
• RQ3 非統合光子フラックスは、CEP における低虚仮想性寄与の記述をどの程度改善できるか？
• RQ4 このフレームワークは、W± 対生成や微分的ベクトルメソン光子生成を含むように拡張可能か？
• RQ5 CepGen のモジュラー設計は、他の光子誘発過程への将来的な拡張をどの程度支援できるか？

主な発見

• CepGen は、2光子レプトン対生成に関して LPAIR コードと数値的に整合しており、実装の妥当性が検証された。
• kT 因数化アプローチは、横運動量依存性を持つ2光子プロセスを正確にモデル化でき、低虚仮想性寄与の精密な取り扱いが可能になった。
• 生成物は弾性および非弾性光子放出を完全なマトリックス要素処理でサポートしており、位相空間の安定性が向上した。
• フレームワークは拡張可能でモジュラー設計となっており、W± 対生成や微分的ベクトルメソン光子生成などの新しいプロセスの統合が可能である。
• 本ツールは光子生成やその他の光子誘発過程のシミュレーションを可能にし、重イオン初期状態への応用の可能性を秘めている。
• 実装は pp および ep 初期状態をサポートしており、実験的および素性研究用途に柔軟なインターフェースを備えている。