[論文レビュー] Inclusive four-jet production: a study of Multi-Regge kinematics and BFKL observables

F. Caporale, Francesco Giovanni Celiberto+2 more|arXiv (Cornell University)|Oct 6, 2016

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 21被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、マルチレグジ・キンマティクスにおける包含的4ジェット生成において、3重に畳み込まれたグリーン関数を有する1本のBFKLラダーを用いて、方位角相関観測量の新規提案を行う。主な結果として、2つの中央ジェットの横運動量およびラピディティが、BFKLダイナミクスの明確なシグナルを示しており、コサイン相関関数の比がBFKL効果および実験的データにおける可能性のある特異点に対して強く感受することが判明した。

ABSTRACT

A study of differential cross sections for the production of four jets in multi-Regge kinematics is presented, the main focus lying on azimuthal angle dependences. The theoretical setup consists in the jet production from a single BFKL ladder with a convolution of three BFKL Green functions, where two forward/backward jets are always tagged in the final state. Furthermore, the tagging of two further jets in more central regions of the detectors with a relative separation in rapidity from each other is requested. It is found, as result, that the dependence on the transverse momenta and the rapidities of the two central jets can be considered as a distinct signal of the onset of BFKL dynamics.

研究の動機と目的

• 高エネルギー強子衝突実験における4ジェット生成において、排他的かつBFKL支配的な観測量を特定すること。
• 包含的ミュラー＝ナヴェレット過程の限界を打ち破るために、2つの中央ジェットをタグすることで、BFKLダイナミクスに対する感受性を高めること。
• 中央ジェットの横運動量、ラピディティ、方位角角度に感受性を示す新しい一般化された微分分布を開発すること。
• 規範的スピン0の寄与を抑制し、摂動的安定性を向上させる方位角相関関数の比を提案すること。
• LHCデータにおける観測可能なシグネチャを通じて、BFKLダイナミクスの実験的テストを可能にすること。

提案手法

• マルチレグジ・キンマティクスにおける4ジェット生成を記述するため、3重に畳み込まれたグリーン関数を有する1本のBFKLラダーを用いる。
• 2つのフォワード/バックワードジェットと2つの中央ジェットを有する条件下で、ラピディティ順序 $Y_A > y_1 > y_2 > Y_B$ を課す。
• すべてのジェットの横運動量、ラピディティ、方位角角度を含む一般化された微分断面積を定義する。
• ジェット間の相対方位角角度のコサイン積の相関関数 $\mathcal{C}_{MNL}$ を導入する。
• 規範的スピン0の寄与を抑制し、摂動的安定性を高めるために、比 $\mathcal{R}^{MNL}_{PQR}$ を構築する。
• ベガス統合およびモンテカルロツールを用いた数値解析を行い、異なるフォワードジェット運動量を持つ配置を比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2つの中央ジェットの横運動量およびラピディティは、4ジェット生成におけるBFKLダイナミクスの明確なシグナルとして機能するか？
• RQ2 フォワードジェットの横運動量およびラピディティ配置の変化に伴い、方位角角度相関比 $\mathcal{R}^{MNL}_{PQR}$ はどのように変化するか？
• RQ3 提案された相関比は、分子および分母の係数のゼロに起因する特異点を示すか？また、LHCデータで観測可能か？
• RQ4 比の構築によって規範的スピン0の寄与を除去した場合、予測はどの程度安定するか？
• RQ5 観測量は中央ジェットのラピディティ間隔にどの程度依存するか？

主な発見

• 微分断面積は、2つの中央ジェットの横運動量およびラピディティに顕著に依存しており、BFKLダイナミクスの明確なシグナルを示している。
• 正規化された相関係数 $\mathcal{C}_{121}$ および $\mathcal{C}_{211}$ は、2つのフォワードジェット運動量配置 $(k_A,k_B) = (40,50)$ GeV および $(30,60)$ GeV に対して類似した振る舞いを示す。
• 比 $\mathcal{R}^{111}_{122}$ および $\mathcal{R}^{222}_{211}$ は、分母係数のゼロの位置が異なるため、2つのフォワードジェット運動量配置に対して顕著な異なる振る舞いを示す。
• 分母係数がゼロとなる点で、比 $\mathcal{R}^{MNL}_{PQR}$ に特異点が現れ、実験的シグネチャとしての可能性を示唆している。
• 観測量は中央ジェットのラピディティ $y_{1,2}$ に対して非常に弱い依存性を示しており、ラピディティ領域全体にわたり頑健であることが示された。
• ベガス、Quadpack、および改変版Psiルーチンを用いた複数のツールによる数値的妥当性確認が行われ、予測の信頼性が裏付けられた。