[論文レビュー] Charged hadron fragmentation functions from collider data

Valerio Bertone, Nathan P. Hartland+3 more|arXiv (Cornell University)|Jul 9, 2018

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用数 6

ひとこと要約

本稿では、TevatronおよびLHCにおける陽子（反陽子）衝突からの横運動量分布を用いて、未識別荷電ハドロンの分裂関数（FFs）の次-leading-orderの決定であるNNFF1.1hを提示する。ハドロン衝突から得られるデータの組み込みにより、グルーオン分裂関数の制約が著しく強化されるとともに、電子・陽電子消滅データとの一貫性が確認された。

ABSTRACT

We present NNFF1.1h, a new determination of unidentified charged-hadron fragmentation functions (FFs) and their uncertainties. Experimental measurements of transverse-momentum distributions for charged-hadron production in proton-(anti)proton collisions at the Tevatron and at the LHC are used to constrain a set of FFs originally determined from electron-positron annihilation data. Our analysis is performed at next-to-leading order in perturbative quantum chromodynamics. We find that the hadron-collider data is consistent with the electron-positron data and that it significantly constrains the gluon FF. We verify the reliability of our results upon our choice of the kinematic cut in the hadron transverse momentum applied to the hadron-collider data and their consistency with NNFF1.0, our previous determination of the FFs of charged pions, kaons, and protons/antiprotons.

研究の動機と目的

• ハドロン衝突から得られる新しい実験的データを統合することで、未識別荷電ハドロン分裂関数（FFs）の決定を改善すること。
• 陽子（反陽子）衝突からの横運動量分布を活用することで、グルーオンの分裂関数における不確実性を低減すること。
• 分裂関数の文脈において、ハドロン衝突データと既存の電子・陽電子消滅データとの一貫性を検証すること。
• ハドロン衝突データに適用された運動的カットの変化に対する分裂関数の決定の頑健性を評価すること。

提案手法

• TevatronおよびLHCにおける陽子（反陽子）衝突からの荷電ハドロンの横運動量分布を用いて、摂動的QCDの次-leading orderでグローバルフィットを実行する。
• ハドロン衝突データと、既に決定済みのe+e−消滅データからの分裂関数を組み合わせることで、分裂関数を制約する。
• ハドロン衝突データにハドロンの横運動量に関する運動的カットを適用し、その結果に与える影響を体系的に検証する。
• ベイズ的手法を用いて分裂関数の不確実性を評価し、信頼性の高い誤差推定を確保する。
• 結果の妥当性を確認するため、前回のNNFF1.0の決定結果と照合する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 陽子（反陽子）衝突からの横運動量分布は、未識別荷電ハドロンの分裂関数をどの程度制約するか？
• RQ2 ハドロン衝突データから抽出された分裂関数は、電子・陽電子消滅データから導かれたものとどの程度一貫性を示すか？
• RQ3 検出されたハドロンの横運動量に対する運動的カットの選択が、最終的なFF決定にどのような影響を及えるか？
• RQ4 e+e−データのみを用いた場合と比較して、ハドロン衝突データを組み込むことでグルーオン分裂関数の不確実性はどの程度改善されるか？

主な発見

• ハドロン衝突データの組み込みにより、グルーオン分裂関数の不確実性が顕著に低減された。
• TevatronおよびLHCからの横運動量分布は、e+e−消滅データから導かれた分裂関数と一貫している。
• NNFF1.1hの結果は、以前のNNFF1.0の決定結果と一貫しており、手法の信頼性が裏付けられた。
• 横運動量に対する運動的カットの選択が最終的な分裂関数に与える影響は最小限にとどまり、結果の頑健性が確認された。