[論文レビュー] Global reanalysis of nPDFs

K. Eskola, V.J. Kolhinen+2 more|ArXiv.org|Jun 30, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 9被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、深く不弾性散乱（DIS）およびDrell-Yanデータで制約されたDGLAP進化を用いた、核子パートン分布関数（nPDF）の自動的かつグローバルな再解析を提示している。16パラメータで$χ^2$/d.o.f.が0.82に達し、EKS98パラメータ化が現代のデータと整合することを確認した。また、RHIC BRAHMSデータが示唆するより強いグルーオンシャドウイングの可能性を、適合品質の低下を伴わずに検討した。

ABSTRACT

In this talk, we present the results from our recent global reanalysis of nuclear parton distribution functions (nPDFs), where the DGLAP-evolving nPDFs are constrained by nuclear hard process data from deep inelastic $l+A$ scattering (DIS) and the Drell-Yan (DY) process in $p+A$ collisions, and by sum rules. The main improvements over our earlier work {\em EKS98} are the automated $χ^2$ minimization, better controllable fit functions and possibility for error estimates. The obtained 16-parameter fit to N=514 datapoints is good, $χ^2/{ m d.o.f}=0.82$. Fit quality comparison and the error estimates obtained show that the old {\em EKS98} parametrization is fully consistent with the present automated reanalysis. Comparison with other global nPDF analyses is presented as well. Within the DGLAP framework we also discuss the possibility of incorporating a clearly stronger gluon shadowing, which is suggested by the RHIC BRAHMS data from d+Au collisions.

研究の動機と目的

• $χ^2$最小化と誤差推定を用いた、核子パートン分布関数（nPDF）の自動的かつ体系的な再解析を行う。
• 現代のデータと向上したフィッティング技術を踏まえて、EKS98 nPDFパラメータ化が依然として有効であるかどうかを評価する。
• RHIC BRAHMSデータが示す前向き抑制に照らし、これまでの結果よりも強いグルーオンシャドウイングがデータによって許容されるかどうかを調査する。
• 既存のグローバルnPDF解析（HKM、HKN、nDS）と比較し、新しいフィットの品質と一貫性を評価するとともに、異なるデータセットの影響を検討する。
• 強化されたグルーオンシャドウイングがクォーク系に与える影響と、核子構造関数における測定済みの$\log Q^2$-勾配との全体的な整合性に及ぼす影響を検討する。

提案手法

• バリオン数と運動量の和則を組み込んだ、3つの核子修飾関数（$R_V^A$：バリオンクォーク、$R_S^A$：海クォーク、$R_G^A$：グルーオン）を有するDGLAP進化nPDFフレームワークを採用した。
• 16パラメータのフィット関数を用い、$R_i^A(x)$を区間ごとの指数関数的および多項式的セグメントでモデル化し、$x_a^A$および$x_e^A$で整合させた。
• 514個のDISおよびDrell-Yanプロセスのデータポイントに対して自動$\chi^2$最小化を実施し、運動量およびバリオン数和則を組み込んだ。
• 誤差伝搬を用いて不確実性を計算し、EKS98および他のグローバル解析と比較することで一貫性を評価した。
• EKS98と強化されたシャドウイングの両ケースで、p+Auの包含的ハドロン生成断面積へのグルーオンシャドウイングの感度を検証した。
• KKP分岐関数を用い、因子化スケールを部分的およびハドロン的横運動量に設定し、LO pQCD断面積を計算してBRAHMSデータと比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 自動$\chi^2$最小化は、EKS98 nPDFパラメータ化を改善しつつも、実験的データと整合性を保つことができるか？
• RQ2 新しい再解析の誤差推定とフィット品質は、EKS98、HKM、HKN、nDSと比較してどのように異なるか？
• RQ3 DISおよびDrell-Yanデータには、これまでの結果よりも強いグルーオンシャドウイングの兆候があるか？
• RQ4 DGLAPフレームワーク内で顕著に強いグルーオンシャドウイングを組み込んでも、$F_2^{\text{Sn}}/F_2^{\text{C}}$における$\log Q^2$-勾配へのフィット品質が著しく低下しないか？
• RQ5 強化されたグルーオンシャドウイングがクォーク系に補正的変化を引き起こし、測定済みの$\log Q^2$-勾配との整合性を維持するか？

主な発見

• 新しい自動再解析は、16パラメータと514データポイントで$χ^2$/d.o.f.が0.82に達し、高品質なフィットであることが示された。
• 直接比較により、EKS98パラメータ化は新しい結果と完全に整合しており、$χ^2$/N値も類似（0.809 vs. 0.798）している。
• NLO nDS解析と同等のフィット品質であり、既存のnPDF解析の中で最も低い$χ^2$/N（0.715）を報告している。
• 図5に示すように、グルーオンシャドウイングを強く強化しても$χ^2$/Nはわずかに0.95に増加するにとどまり、データがグルーオン系に強く制約を加えていないことを示している。
• BRAHMS d+Auデータはより強いグルーオンシャドウイングの必要性を示唆しているが、現在のデータセットではグローバル解析で得られたやや弱いシャドウイングを除外できない。
• 本研究の結論として、より強いグルーオンシャドウイングは否定されていないが、DGLAPフレームワーク内での妥当性を確認するには、d+Auデータを含む完全な再解析が必要であるとされた。