[論文レビュー] Global QCD Analysis of Pion Parton Distributions with Threshold Resummation

Barry, P. C., Ji, Chueng-Ryong+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 12, 2021

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 68

ひとこと要約

本研究は、Drell-Yan過程における次-leading対数（NLL）しきい値間口の再結合を用いたベイジアン・モンテカルロフレームワークを用いて、初めての全粒子QCD解析を実施した。しきい値再結合は、バリオンクォーク分布の高x領域の振る舞いを顕著に変化させ、βvは約1から2.5以上にまで変動することが判明した。また、グルーオンの運動量分率は約40%に増加し、これによりπ中間子の質量に約40 MeVの寄与が生じた。

ABSTRACT

We perform the first global QCD analysis of pion valence, sea quark, and gluon distributions within a Bayesian Monte Carlo framework with threshold resummation on Drell-Yan cross sections at next-to-leading log accuracy. Exploring various treatments of resummation, we find that the large-$x$ asymptotics of the valence quark distribution $\sim (1-x)^{\beta_v}$ can differ significantly, with $\beta_v$ ranging from $\approx 1$ to $> 2.5$ at the input scale. Regardless of the specific implementation, however, the resummation induced redistribution of the momentum between valence quarks and gluons boosts the total momentum carried by gluons to $\approx 40\%$, increasing the gluon contribution to the pion mass to $\approx 40$ MeV.

研究の動機と目的

• NLL精度でのしきい値再結合効果を含めたπ中間子部分子分布関数（PDF）のグローバルQCD解析を実施すること。
• メリン・フーリエ（MF）および二重メリン（DM）の異なる再結合処方法が、バリオンクォークPDFの高x領域の振る舞いに与える影響を調査すること。
• しきい値再結合がπ中間子内のバリオンクォークとグルーオン間の運動量分配に及ぼす影響を定量すること。
• ベイジアンフレームワーク内でDrell-Yanおよび先行中性子（LN）電磁生産データを用いて、π中間子のグルーオンおよび海クォーク分布を制約すること。
• 再結合されたPDFを用いて、グルーオンの寄与がπ中間子質量に与える寄与を評価すること。

提案手法

• Drell-YanおよびLN電磁生産データへのグローバルフィットを実施するため、ベイジアン・モンテカルロフレームワークを採用した。
• ソフトグルーオン放出に起因する大きな対数を再結合するため、メリン・フーリエ（MF）および二重メリン（DM）手法を用いて次-leading対数（NLL）しきい値再結合を適用した。
• 数値的安定性を確保し、ランダウ極に起因する特異性を回避するため、メリン空間でDGLAP進化方程式を解いた。
• ハドロン的断面積を計算するために、共役空間（メリンおよびフーリエ変換）における再結合されたハード係数を用いた。
• 実験データとの比較のため、メリン・フーリエ変換された断面積を再び運動量空間に戻した。
• 初期スケールでの海クォークおよびグルーオンPDFは、以前の解析に基づいて固定したが、バリオンクォークPDFはデータによって制約を受けるようにした。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NLL精度でのしきい値再結合は、π中間子バリオンクォークPDFの高x領域の振る舞いにどのように影響を与えるか？
• RQ2 異なる再結合処方（MF対DM）は、(1−x)^βvのアンサッツにおける有効なβvパラメータにどのような影響を与えるか？
• RQ3 しきい値再結合は、π中間子内でのバリオンクォークからグルーオンへの運動量再分配をどの程度促進するか？
• RQ4 再結合効果を含めた後、グルーオンのπ中間子質量への寄与はどの程度になるか？
• RQ5 再結合されたPDFは、利用可能なDrell-YanおよびLN電磁生産データをどの程度うまく記述できるか？

主な発見

• しきい値再結合により運動量の顕著な再分配が生じ、グルーオンの運動量分率が約40%に増加した。
• バリオンクォークPDFの(1−x)^βvアンサッツにおける有効なβvパラメータは、再結合処方によって大きく変動し、初期スケールで約1から2.5以上にまで変動した。
• 再結合計算は、固定順数計算よりも硬化したバリオンクォーク分布を与える結果となり、固定順数フィットがβv ≈1を示唆する場合でも、βv値が2に近づくことが分かった。
• グルーオンによるπ中間子質量への寄与は約40 MeVと推定され、非摂動的グルーオン効果の重要性が浮き彫りになった。
• 二重メリン（DM）手法は、従来のMF手法に比べ、より安定的かつ一貫性のある再結合フレームワークを提供した。
• しきい値再結合の導入により、高x領域のDrell-YanおよびLNデータの記述が向上し、固定順数計算が失敗するしきい値領域でも特に改善が見られた。