[論文レビュー] Hadronization Corrections to Jet Cross Sections in Deep-Inelastic Scattering

M. Wobisch, T. Wengler|ArXiv.org|Jul 8, 1999

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 120

ひとこと要約

この論文は、HERWIG、JETSET、ARIADNEなどのフラグメンテーションモデルを用いて、複数のジェットアルゴリズムにおけるdeep-inelastic scattering（DIS）のジェット断面積に対する非摂動的ハドロン化補正を評価している。非摂動的ハドロン化補正が最も小さいのは包括的$k_{\perp}$-順序アルゴリズムであり、10%未塔。その不確実性は次-leading-order（NLO）摂動的QCD予測と同等であり、QCDの10%未塔の精度でテスト可能である。

ABSTRACT

The size of non-perturbative corrections to high E_T jet production in deep-inelastic scattering is reviewed. Based on predictions from fragmentation models, hadronization corrections for different jet definitions are compared and the model dependence as well as the dependence on model parameters is investigated. To test whether these hadronization corrections can be applied to next-to-leading order (NLO) calculations, jet properties and topologies in different parton cascade models are compared to those in NLO. The size of the uncertainties in estimating the hadronization corrections is compared to the uncertainties of perturbative predictions. It is shown that for the inclusive k_\perp ordered jet clustering algorithm the hadronization corrections are smallest and their uncertainties are of the same size as the uncertainties of perturbative NLO predictions.

研究の動機と目的

• 深積分散乱（DIS）における高$E_T$ジェット生成における非摂動的ハドロン化補正の大きさとモデル依存性を評価すること。
• 新しい角度順序の包括的アルゴリズム（アーヘン・アルゴリズム）も含む、異なるジェットクラスタリングアルゴリズムにおけるハドロン化補正を比較すること。
• 部分素粒子カスケードモデルとNLO計算を比較することで、ハドロン化補正がNLO QCD予測に信頼性を持って適用可能かどうかを評価すること。
• ハドロン化補正の不確実性を定量化し、摂動的NLO不確実性と比較すること。

提案手法

• Leading-order行列要素、パートンシャワー、非摂動的フラグメンテーションモデル（Lundストリング、クラスターフラグメンテーション）を用いたイベントジェネレータ（HERWIG、LEPTO、ARIADNE）を用いる。
• 4つのジェット定義を適用：排他的および包括的$k_{\perp}$-順序、Cambridge（角度順序）、および新しいアーヘン・アルゴリズム（包括的、角度順序）。
• ハドロン化補正を部分素粒子レベルとハドロンレベルの観測量の比として定義：$c_{\text{hadr.corr.}} = \mathcal{O}_{\text{parton}} / \mathcal{O}_{\text{hadron}}$。
• 部分素粒子カスケードモデルとNLO計算との間でジェットトポロジー（例：サブジェット多重度、角度分布）を比較し、モデルの整合性を評価する。
• 摂動的不確実性を推定するために、規格化スケールと因子化スケールを変化させる。
• モデルパラメータとジェット解像度パラメータ（例：$R_0$）への感度をテストすることで、ハドロン化補正推定値の堅牢性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 深積分散乱における異なるジェットクラスタリングアルゴリズムにおいて、ハドロン化補正はどのように変化するか？
• RQ2 HERAの運動学的領域における高$E_T$ジェットに対して、ハドロン化補正の大きさとモデル依存性はどの程度か？
• RQ3 部分素粒子カスケードモデルのトポロジーとNLO QCD計算との間に差異がある場合、それらがハドロン化補正の不確実性にどのような影響を与えるか？
• RQ4 ハドロン化補正推定値の不確実性はどの程度で、摂動的NLO予測の不確実性と比べてどうか？
• RQ5 補正の大きさと不確実性が小さいことから、包括的$k_{\perp}$-順序アルゴリズムが精度の高いQCDテストに信頼性を持って利用可能かどうか？

主な発見

• 包括的$k_{\perp}$-順序ジェットアルゴリズムでは、相空間の広い領域でハドロン化補正が10%未塔であり、特に$Q^2$と$E_{T\text{ jet}}$が大きい領域で顕著である。
• ハドロン化補正は包括的$k_{\perp}$-順序アルゴリズムで最小であり、排他的および角度順序定義では顕著に増加する。
• HERWIG、JETSET、ARIADNEのモデル予測は良好に一致しており、特定のモデルパラメータへの依存性は弱い。
• 包括的$k_{\perp}$アルゴリズムにおけるハドロン化補正の不確実性は4%未塔であり、NLO予測のスケール変動による5%の不確実性と同等である。
• 部分素粒子カスケードモデルとNLO計算との間の角度分布やサブジェット多重度の差異は、ハドロン化補正推定値に顕著な影響を与えない。
• ジェット解像度パラメータ$R_0$による不確実性は5%未塔であり、包括的$k_{\perp}$-順序アルゴリズムの堅牢性を示している。