[論文レビュー] Drell-Yan production at forward rapidities: a hybrid factorization approach

Wolfgang Schäfer, Antoni Szczurek+2 more|arXiv (Cornell University)|Oct 17, 2016

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 4被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、陽子-陽子衝突における前向きな迅速度領域でのDrell-Yan二重レプトン生成に対して、共線的クォーク分布と非統合グルーオン分布（UGDF）を組み合わせたハイブリッド因子化手法を提示する。kT因子化フレームワーク内で、すべての4つのDrell-Yan 構造関数と最終状態レプトンの運動量の制限を含み、LHCbの前向きな力学的領域においても、従来のドロイドモデルで無視されていたもう一方の陽子の寄与が、必須であることが示された。低二重レプトン質量領域ではグルーオンの飽和効果の明確な証拠は観測されなかった。

ABSTRACT

We discuss the Drell-Yan production of dileptons at high energies in the forward rapidity region of proton-proton collisions in a hybrid high-energy approach. This approach uses unintegrated gluon distributions in one proton and collinear quark/antiquark distributions in the second proton. We compute various distributions for the case of low-mass dilepton production and compare to the LHCb and ATLAS experimental data on dilepton mass distributions. In distinction to dipole approaches, we include four DrellYan structure functions as well as cuts at the level of lepton kinematics. The impact of the interference structure functions is rather small for typical experimental cuts. We find that both side contributions (gq/q¯ and q/qg¯ ) have to be included even for the LHCb rapidity coverage which is in contradiction with what is usually done in the dipole approach. We present results for different unintegrated gluon distributions from the literature. Some of them include saturation effects, but we see no clear hints of saturation even at small Mll.

研究の動機と目的

• 前向きな迅速度領域におけるDrell-Yan生成の運動量空間因子化手法の開発。
• 最終状態レプトンの運動量制限を含む、すべての4つのDrell-Yanスピン構造関数の取り扱い。
• 前向きな迅速度領域における低質量二重レプトン生成において、グルーオンの飽和効果が観測可能かどうかの検証。
• 予測結果をLHCbおよびATLASの実験的データと比較。
• 既存のドロイドモデルで「反対側」の陽子寄与を無視する手法の妥当性の評価。

提案手法

• ハイブリッド因子化スキームを採用：大xのパートンに対して共線的クォーク/反クォーク分布、小xのパートンに対して非統合グルーオン分布（UGDF）を用いる。
• kT因子化形式を用い、4つのDrell-Yan 構造関数（ΣT, ΣL, Σ∆, Σ∆∆）のインパクト因子を適用。
• レプトンの横運動量（LHCbではkT > 3 GeV、ATLASでは>6 GeV）および迅速度（LHCbではy+ , y− ∈ [2, 4.5]）に対する運動量制限を組み込む。
• 仮想光子を記述するため、運動量分率xF = x+ + x− と横運動量q = k+ + k− を用いる。
• 飽和効果の人工的増幅を避けるために、x1, x2における最終状態クォークの運動量寄与を補正。
• 文献に由来する複数のUGDFを用いる：KMR, Kutak-Stasto, AAMS, GBW。一部のUGDFには飽和効果を含む。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 両方の陽子の寄与（gq/¯q および q/¯qg）を含めることで、LHCbの前向き迅速度領域におけるデータとの一致が向上するか？
• RQ2 飽和効果を含む非統合グルーオン分布は、飽和効果を含まないものよりもLHCbの低質量二重レプトン生成データをよりよく記述できるか？
• RQ3 低質量二重レプトン質量（Mll）領域における前向きDrell-Yan過程でグルーオンの飽和効果が観測可能か？
• RQ4 レプトンの横運動量および迅速度に対する運動量制限が、両方の陽子の寄与の相対的寄与にどのように影響するか？
• RQ5 ドロイドモデルが「反対側」の陽子寄与を無視することで、なぜLHCbのデータを正しく記述できないのか？

主な発見

• LHCbの二重レプトン質量分布は、KMR非統合グルーオン分布によって良好に記述されるが、飽和効果を含むUGDFはそれより悪い一致を示す。
• LHCbの前向き迅速度領域であっても、特に「反対側」のgq/¯q成分が重要であり、ドロイドモデルで一般的に無視されているにもかかわらず、両方の陽子の寄与を含める必要がある。
• 通常の実験的制限下では、干渉構造関数（Σ∆, Σ∆∆）の寄与は無視できるほど小さい。
• 「前向き」の陽子からの海クォークが、LHCbの運動量領域内での二重レプトン迅速度分布に顕著な寄与をしている。バリオンクォークだけではデータを記述できない。
• 中央領域のATLASデータは、共線的と非統合パートンの取り扱いの非対称性のため、ハイブリッド手法で良好に記述されない。これは予想通りである。
• 飽和効果の明確な証拠は、低質量二重レプトン領域で観測されず、飽和効果を含むUGDFでさえも同様であった。