[論文レビュー] Including heavy flavour production in PDF fits

A. M. Cooper-Sarkar|ArXiv.org|Sep 3, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、HERAデータを用いたグローバルな一部子分布関数（PDF）フィットにおいて、重いクォーク生成—特に charm および bottom クォーク—を含めることの影響を調査する。DGLAP形式における ZM-VFN、FFN、TR-VFN の3つのスキームを比較し、charm データ単体ではPDFの不確実性が顕著に低下しないものの、αs と因子化スケールの一貫した取り扱いにより、特に高Q²においてスキーム間の整合性が向上することを示している。主な貢献は、将来のHERA-IIで得られる高統計のcharmデータが、モデルの不確実性（例えば、分岐関数）が低減されれば、低xにおけるグルーオンPDFを制約可能であることを示したことである。

ABSTRACT

AT HERA heavy quarks may contribute up to 30% of the structure function $F_2$. The introduction of heavy quarks requires an extension of the DGLAP formalism. The effect of using different heavy flavour number schemes, and different approaches to the running of $α_s$, are compared using the ZEUS PDF fit formalism. The potential of including charm data in the fit is explored, using $D^*$ double differential cross-sections rather than the inclusive quantity $F_2^{c\bar{c}}$.

研究の動機と目的

• HERAデータを用いたグローバルPDFフィットにおけるcharm生成データの影響を評価すること。
• F₂^c c̄ 構造関数のフィットにおいて、異なる重いフレーバー数スキーム（FFN、ZM-VFN、TR-VFN）の性能を比較すること。
• D* 二重微分断面積が低xにおけるグルーオンPDFの制約をどの程度改善できるかを評価すること。
• αs の走る仕組みや因子化スケールの選択がPDF抽出に与える影響を調査すること。
• PDFに対するcharmデータの感度を制限するモデル不確実性—特に分岐関数—を同定すること。

提案手法

• 包含ディスクリート断面積および固定標的に基づくデータを含む ZEUS-S グローバルPDFフィットフレームワークを使用する。
• DGLAP進化形式を用い、3つの異なる重いフレーバースキーム（FFN：固定フレーバー数、ZM-VFN：ゼロ質量可変フレーバー数、TR-VFN：一般質量可変フレーバー数）を適用する。
• 各スキームごとに別個にPDFフィットを実施し、パラメータは他のスキームからの再利用を行わず、再フィットを行う。
• 因子化および摂動的正規化スケールを一貫して取り扱うために、HVQDISプログラムを用いてD*生成データからF₂^c c̄ を抽出する。
• Q²に連続的に走る3フレーバーαsの走る仕組みを実装し、閾値での標準的VFNマッチングとは異なる。
• PetersenおよびLundの分岐関数を用いて予測を比較し、モデル依存性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 異なる重いフレーバー数スキーム（FFN、ZM-VFN、TR-VFN）は、HERAデータからのPDF抽出にどのような影響を与えるか？
• RQ2 D* 二重微分断面積は、低xにおけるグルーオンPDFの制約をどの程度改善できるか？
• RQ3 連続的な3フレーバーαsの走る仕組みを用いる場合と、標準的VFNマッチングを用いる場合のPDFフィットに与える影響は何か？
• RQ4 分岐関数の不確実性が、charmデータのPDFに対する感度に与える影響は何か？
• RQ5 それらの潜在的価値にもかかわらず、なぜ現在のcharmデータはPDFの不確実性を顕著に低下させないのか？

主な発見

• 連続的な3フレーバーαsを用いる場合、TR-VFNスキームは高Q²においてFFNと良好な一致を示す一方、ZM-VFNは閾値近辺で性能が劣る。
• 連続的走る3フレーバーαsを用いることで、FFNとTR-VFNスキーム間の乖離が低減され、特に高Q²において顕著である。
• ZEUS-S-13フィットにD*断面積を含めても、グルーオンPDFの不確実性は顕著に低下しない。
• グルーオンPDFからのD*断面積予測の不確実性は、実験的誤差よりも小さいため、現在のデータではグルーオンを十分に制約できていないことが示唆される。
• 分岐関数の選択（Petersen対Lund）が予測に影響を与え、Lund関数の方が実験データとより良好に一致するため、モデル依存性が感度を制限している可能性がある。
• 将来のHERA-IIデータは統計が5倍に向上すると予想され、charmデータが低xにおけるグルーオンPDFを制約する可能性が著しく向上すると予想される。