[論文レビュー] Gluon polarization measurements with inclusive jets at STAR

Pibero Djawotho|arXiv (Cornell University)|Jun 28, 2011

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 4被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、$√s = 200$ GeVで実施された2006年および2009年の極化陽子-陽子衝突データを用いて、RHICにおける包含ジェット生成における縦方向二重スピン非対称性$A_{LL}$の高精度測定を提示する。STAR実験はジェットエネルギー分解能とトリガ効率を向上させ、2006年データに比べて$A_{LL}$の測定精度を3〜4倍に向上させ、グルーオンのスピン極化$Δ g(x)$を制約し、グローバルなパートン分布解析における不確実性を低減する。

ABSTRACT

At RHIC kinematics, polarized jet hadroproduction is dominated by $gg$ and $qg$ scattering, making the jet double longitudinal spin asymmetry, $A_{LL}$, sensitive to gluon polarization in the nucleon. I will present STAR results of $A_{LL}$ from inclusive jet measurements for the RHIC 2006 run at center-of-mass energy 200 GeV. I will also discuss the current status of the analysis of data from the 2009 run, also at center-of-mass energy 200 GeV. The results are compared with theoretical calculations of $A_{LL}$ based on various models of the gluon density in the nucleon. The STAR data place significant constraints on allowed theoretical models.

研究の動機と目的

• 陽子内のグルーオンのスピン極化$Δ g(x)$を調べるため、RHICにおける包含ジェット生成における縦方向二重スピン非対称性$A_{LL}$を測定すること。
• 2006年と比較して2009年の実験でジェットエネルギー分解能とトリガ効率を向上させ、$A_{LL}$測定における系統的不確実性を低減すること。
• 特に$Δ g(x)$の制約を強化するために、グローバルな極化パートン分布解析に組み込む高精度の$A_{LL}$データを提供すること。

提案手法

• コーン半径0.7、シード$E_T$閾値0.5 GeV、スプリット・マージ割合0.5を用いたミッドポイント・コーンアルゴリズムでジェットを再構築した。
• PYTHIA 6.4（CDFチューンA）とGEANTを用いて、検出器応答、ハドロン化およびバックグラウンドイベント効果を補正した。
• 荷電粒子の全運動量を電磁コンパクト・カルォリメータ（EMC）タワーデータから差し引くことで、ハドロンショワーに起因する揺らぎを低減し、ジェットエネルギー分解能を向上させた。
• より低い$E_T$閾値と重複するジェットパッチを用いた改良型トリガを採用し、受容性を37%向上させ、トリガバイアスを低減した。
• 2006年と比較して、300 Hzのイベント記録が可能で、死時間は5%にまで低下した新規データ収集システム（DAQ1000）を導入した。
• ジェット$p_T$および$\eta$のビンごとの微分断面積を用い、$A_{LL} = (\sigma^{++} - \sigma^{+-}) / (\sigma^{++} + \sigma^{+-})$として計算した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 $√s = 200$ GeVにおける極化陽子-陽子衝突における包含ジェット$A_{LL}$は、グルーオンのスピン極化の異なるモデルに基づく理論予測とどのように一致するか？
• RQ2 2009年STARの$A_{LL}$測定は2006年結果に比べてどの程度精度が向上し、$Δ g(x)$の制約にどのように寄与するか？
• RQ3 2009年のジェットエネルギー分解能およびトリガ効率の向上が、$A_{LL}$における系統的不確実性にどのように影響するか？
• RQ4 2009年の$A_{LL}$データは、極化パートン分布関数のグローバルフィットにどのような影響を及けるか？
• RQ5 異なる迅速度範囲における$A_{LL}$値はどのように変化し、それらの変動は部分的散乱ダイナミクスに何を示唆するか？

主な発見

• 2009年の包含ジェット$A_{LL}$測定は、2006年データに比べて低$p_T$ビンで4倍、高$p_T$ビンで3倍の精度向上を達成した。
• 2009年の$A_{LL}$結果は18%のジェットエネルギー分解能を示しており、2006年の分析と比較して23%の分解能に比べ顕著な向上を示した。
• 2009年のデータ（$|\eta|<1$）は、$p_T$再構築およびトリガバイアスに起因する系統的不確実性が主な要因であるが、より高い精度で、それらの不確実性を低減した。
• STARの2009年の$A_{LL}$データは、$\Delta g(x)$のグローバルフィットであるGRSVとDSSVの予測の間にあることから、グルーオンのスピン極化に対するより厳密な制約を提供している。
• 2009年の$A_{LL}$結果は、$|\eta|<0.5$および$0.5<|\eta|<1$の2つの迅速度範囲にわたり、異なる部分的散乱角度および$x$範囲に敏感なモデルとの比較を可能にした。
• 2009年のデータの向上した精度は、グローバルな極化パートン分布解析に組み込まれることで、現在の$Δ g(x)$の大きな不確実性を顕著に低減することが期待される。