[論文レビュー] Heavy Quark Production at the TEVATRON in the Semihard QCD Approach and the Unintegrated Gluon Distribution

A. V. Lipatov, V. A. Saleev+1 more|ArXiv.org|Dec 7, 2001

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、非摂動的QCD（kTファクタライゼーション）アプローチと非摂動的グルーオン分布（UGD）を用いた、Tevatronにおけるボトムクォーク生成をBFKLダイナミクスに注目して調査する。UGDがBFKL発展とRSパラメータ化から得られることで、CDFおよびD0の実験データと優れた一致を示し、標準的パートンモデル計算を上回る。また、BFKLに基づくUGDが高エネルギーハドロン衝突における小xグルーオンダイナミクスの普遍的候補である可能性を示唆する。

ABSTRACT

Processes of heavy quark production at TEVATRON energies are considered using the semihard (k_T factorization) QCD approach with emphasis of the BFKL dynamics of gluon distributions. We investigate the dependence of the p_T distribution of heavy quark production (presented in the form of integrated cross-sections) on different forms of the unintegrated gluon distribution. The theoretical results are compared with recent D0 and CDF experimental data on beauty production.

研究の動機と目的

• 標準的NLO pQCDを超えた、Tevatronエネルギー下での不完全なオープンベータ生成の理論的記述の改善を目的とする。
• 異なる非摂動的グルーオン分布（UGD）形式が重クォーク生成断面積に与える感度を調査すること。
• BFKLに基づくUGDが、高エネルギーハドロン生成における小xグルーオンダイナミクスの普遍的記述として有効であるかを評価すること。
• NLO pQCD予測と実験データの間に存在する乖離（実験データは予測値の約2倍）を解消すること。
• 同一フレームワークを用いてハドロン生成と光生成の両過程におけるUGDパラメータ化の整合性を検証すること。

提案手法

• 微小なグルーオン-グルーオン融合過程 $p\bar{p} \to b\bar{b}X$ における微分断面積および全断面積を計算するために、kTファクタライゼーション（半ハードQCD）アプローチを適用する。
• グルーオンのスピンが横運動量 $q_T$ に沿った方向に整列していることを考慮し、SHAの規定に従って行列要素を $L^{(g)}_{\mu\nu} = q_T^\mu q_T^\nu / |q_T|^2$ として扱う。
• RS、LRSS、BFKL、および新しい形式（22）の複数のUGDパラメータ化を用いる。これらはすべて異なる初期スケール $Q_0^2$ を持つBFKL発展から導出されている。
• 実験のカットに一致させるために、横運動量 $p_T > p_T^{\text{min}}$ および迅速度 $|y^*| < 1$ に対して統合を行う。
• Tevatronにおける $\sqrt{s} = 1.8$ TeV での $b\bar{b}$ 生成に関するCDFおよびD0のデータと結果を比較する。
• 特にLRSSパラメータ化の適合を最適化するために、$Q_0^2$、$m_b$、および $\Lambda_{\text{QCD}}$ のパラメータをフィッティングする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 BFKLに基づくUGDを用いたkTファクタライゼーションアプローチは、標準的NLO pQCDに比べてTevatronのベータ生成データをよりよく記述できるか？
• RQ2 $b\bar{b}$ 断面積は、非摂動的グルーオン分布パラメータ化の選択にどれほど敏感か？
• RQ3 同一のUGD形式が、異なる実験におけるハドロン生成と光生成の両データを一貫して記述できるか？
• RQ4 LRSSパラメータ化を用いる場合、Tevatronデータと一致するためには $m_b$、$\Lambda_{\text{QCD}}$、$Q_0^2$ の値がどのように設定される必要があるか？
• RQ5 BFKL UGDは、高エネルギーハドロン衝突における小xグルーオンダイナミクスの普遍的候補として浮上するか？

主な発見

• BFKLおよびRSパラメータ化UGDを用いたkTファクタライゼーションアプローチは、CDFおよびD0の $b\bar{b}$ 生成データと優れた一致を示し、特に $p_T > 6.5$ GeV および $|y^*| < 1$ の領域で顕著である。
• GRVグルーオン密度を用いた標準的パートンモデル（SPM）は、断面積を約2倍低く見積もっており、実験的乖離と整合的である。
• LRSSパラメータ化は、パラメータを調整しない限り断面積を過大評価するが、最良の一致は $m_b = 5.0$ GeV、$\Lambda_{\text{QCD}} = 100$ MeV、$Q_0^2 = 4$ GeV² のとき得られる。
• 新しいUGD形式（22）は、参考文献[6]の行列要素と区別がつかない結果をもたらし、形式の整合性を確認する。
• BFKL UGDは、現実的なパラメータ（$m_b = 4.75$ GeV、$\Lambda_{\text{QCD}} = 150$ MeV）を用いれば、調整なしにデータをよく記述する。
• 本研究は、BFKL UGDが高エネルギー過程における小xグルーオンダイナミクスの普遍的記述として強い候補であることを支持する。