[論文レビュー] Diffractive Dijet Production with a Leading Proton in ep Collisions at HERA

H1 Collaboration|arXiv (Cornell University)|Feb 5, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、HERAにおけるep衝突において、H1 Very Forward Proton Spectrometerを用いて励起した陽子を検出することで、最初のドリフト型二ジェット生成の測定を報告する。これは、光生成（Q² < 2 GeV²）および深く入り込み散乱（4 < Q² < 80 GeV²）の両方をカバーする。主な結果は、データとNLO QCD予測との二重比が0.51 ± 0.09であり、光生成におけるディファラクティブ二ジェット生成の著しい抑制を示しており、これはディファラクティブ二ジェット生成における因子化の破れを確認し、陽子崩壊寄与要因が原因でないことを排除する。

ABSTRACT

The cross section of the diffractive process e^+p -&gt; e^+Xp is measured at a centre-of-mass energy of 318 GeV, where the system X contains at least two jets and the leading final state proton p is detected in the H1 Very Forward Proton Spectrometer. The measurement is performed in photoproduction with photon virtualities Q^2 &lt;2 GeV^2 and in deep-inelastic scattering with 4 GeV^2

研究の動機と目的

• H1 Very Forward Proton Spectrometerを用いて、低質量陽子崩壊寄与を含まないクリアなサンプルを得るために、励起陽子を検出するep衝突におけるディファラクティブ二ジェット生成を測定すること。
• 光生成と深く入り込み散乱（DIS）断面積の比較を通じて、ディファラクティブ二ジェット生成におけるQCD因子化の妥当性を検証すること。
• 観測された光生成におけるDISに対する抑制が、一次のQCDを超える物理的要因に起因するのか、それとも陽子崩壊寄与によるものなのかを調査すること。
• 今後のディファラクティブ部分子分布関数（PDF）のグローバルフィットに高精度のデータを提供すること。
• 速さギャップ、ジェットの横方向エネルギー、および運動量分率z_IPといった力学変数における抑制の形状依存性を検討すること。

提案手法

• H1 Very Forward Proton Spectrometerは、大きな速さギャップと陽子崩壊からのバックグラウンドを最小限に抑えた、イベントのクリアな選別を可能にする。
• ディファラクティブ二ジェットイベントは、最終状態に少なくとも2つのジェットを含むものとして選別され、E_T^*jet1 > 5.5 GeVおよびE_T^*jet2 > 4.0 GeVを要件とする。
• 分析は、光生成（Q² < 2 GeV²）と深く入り込み散乱（4 < Q² < 80 GeV²）の領域に分ける。
• 理論的予測として、H12006 Fit-BのディファラクティブPDFに基づく次次近似（NLO）QCD計算が用いられる。
• 理論的不確実性を抑えるために、断面積比（光生成対DIS）および二重比（データ対NLO予測）が計算される。
• 速さギャップ、y、z_IP、およびE_T^*jet1といった力学変数を用いて、抑制の形状依存性を調査する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 観測されたディファラクティブ二ジェット光生成におけるDISに対する抑制が、ディファラクティブPDFにおけるQCD因子化仮定と整合しているか？
• RQ2 抑制は陽子崩壊寄与によって説明可能か、それとも一次のQCDを超える物理的要因に起因するのか？
• RQ3 速さギャップ、ジェットエネルギー、および運動量分率z_IPといった力学変数に依存する微分断面積およびそれらの比はどのように変化するか？
• RQ4 H12006 Fit-BのディファラクティブPDFに基づくNLO QCD計算は、光生成およびDISの両領域で測定データをどの程度よく記述できるか？
• RQ5 データ対NLO予測の二重比は、全力学的範囲にわたり一定であり、普遍的な抑制を示しているか？

主な発見

• データ対NLO予測の二重比は0.51 ± 0.09として測定され、光生成におけるDISに対する著しい抑制を示している。
• z_IPおよびE_T^*jet1の測定範囲全域で抑制は一貫しており、x_gamma^obsに顕著な依存性は観測されない。
• 励起陽子の検出により、陽子崩壊寄与が除外されるため、抑制は陽子崩壊寄与によって説明されない。
• H12006 Fit-BのディファラクティブPDFに基づくNLO QCD計算は、不確実性の範囲内でDISデータをよく記述しており、その領域における因子化の妥当性を確認している。
• データは、ディファラクティブ二ジェット光生成における因子化の破れを示しており、異なるイベント選別法を用いた以前のH1測定結果と整合する。
• |Δη^jets|およびyの関数としての断面積比の形状は、NLO QCDやRAPGAPではよく記述されていないが、精度の限界により強い結論は得られない。