[論文レビュー] Digluon contribution to $J/\psi$ production

Iván Schmidt, Marat Siddikov|arXiv (Cornell University)|Jan 30, 2018

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 85被引用数 2

ひとこと要約

本稿は、LHCにおける陽子-陽子衝突におけるプロンプトJ/ψ生成におけるグルーオンの二重部分子分布（DPDF）の寄与を調査する。kT因子化フレームワークを用いて、同じ陽子からの2つのグルーオンがJ/ψを形成する二グルーオン機構が、大スピン横運動量（pT）領域で顕著で、抑制されない補正を提供することが示され、leading-order結果の最大20％に達する。これは、従来の色 singlet および色八重項モデルとは補完的なメカニズムを提供する。

ABSTRACT

In this paper we study the contribution of the double parton distributions of gluons to the charmonium production. Despite being suppressed in the heavy quark mass limit, numerically this contribution gives a sizeable correction to the leading order $k_{T}$ factorization result in LHC kinematics due to enhancement of gluonic densities in the small Bjorken $x_{B}$ limit. This contribution is not suppressed at large $J/\psi$ momenta $p_{T}$ and thus presents one of the complementary mechanisms of charmonia production in this kinematics.

研究の動機と目的

• 二重部分子分布（DPDF）がJ/ψハドロ生成に果たす役割、特に二グルーオン機構の役割を評価すること。
• DPDFによって誘発される過程が、高pT領域のleading-order kT因子化結果に対して顕著な補正を提供するかどうかを評価すること。
• 標準的な摂動的QCD補正が抑制される大スピン横運動量領域においても、二グルーオン寄与が顕著なままであるかどうかを特定すること。
• charmonium生成における色singletおよび色八重項モデルとは補完的なメカニズムとしてのDPDFの可能性を検討すること。

提案手法

• kT因子化フレームワークを採用し、未統合グルーオン分布（uPDF）を組み込むことで、J/ψ生成断面積を計算する。
• 同じ陽子からの2つのグルーオン（DPDF経由）が融合してJ/ψを生成する過程をモデル化し、追加のグルーオン放出を含む。
• 部分子分布の確率的解釈を保証するため、光円錐座標系（A+ = 0）を用いてグルーオンのスピンベクトルを設定する。
• FeynCalcパッケージを用いてファイマン図を評価し、重い夸克ループにおけるグルーオン頂点のすべての順列を含む。
• 正規化スケールを µ = √(M²J/ψ + p²T) に固定し、J/ψ頂点には標準的なNRQCD近似を用いる。
• 偏光しない陽子のみを考慮するため、横方向偏光を要する干渉項を無視する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LHCエネルギー下でのkT因子化フレームワークにおいて、二グルーオン寄与はJ/ψ生成にどの程度の大きさを示すか？
• RQ2 大スピン横運動量領域において、二グルーオン機構はleading-order CSMおよび高次トレランスDPDF機構と比較してどの程度の大きさか？
• RQ3 標準的な高次補正とは異なり、なぜ二グルーオン寄与は大スピン横運動量領域で抑制されないのか？
• RQ4 グルーオンのDPDFが高pT領域のJ/ψ生成に対して顕著で、抑制されない補正を提供できるか？
• RQ5 小x_B領域におけるグルーオン密度増強が、このメカニズムに果たす役割は何か？

主な発見

• LHCの運動学的条件下で、J/ψ生成における二グルーオン寄与は、leading-order kT-CSM予測の最大20％に達する。
• 標準的な高次補正とは異なり、この寄与は大スピン横運動量（pT）領域で抑制されないため、高pTチャーモニューム生成における顕著なメカニズムである。
• このメカニズムは、小x_B（飽和）領域における高密度グルーオン分布に起因する二重部分子分布（DPDF）に起因し、断面積を増幅する。
• この寄与は迅速度反転に対して対称的であり、両方のハドロンからの寄与が等しい。式で表すと dσJ/ψ(y) = dσgg+g→J/ψ g(y) + dσgg+g→J/ψ g(−y) となる。
• この過程は、leading-order CSMに対して形式的にはO(αs)で抑制されるが、小x_B領域におけるグルーオン密度の増大により、数値的には支配的になる。
• 偏光しない陽子では、leading-order図との干渉は無視できる。これは、一方または両方のハドロンが横方向に偏光している場合にのみ寄与するためである。