[論文レビュー] Jet Production in Polarized pp Collisions at RHIC

C. A. Gagliardi|arXiv (Cornell University)|Aug 6, 2008

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 3被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、2005年および2006年リーチ・インパルス・コロイド（RHIC）ランのデータを用いて、√s = 200 GeV における偏極p+p衝突における包含ジェット生成の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。結果は、陽子内におけるグルーオンスピン分配関数 Δg(x,Q²) を強く制約し、大きな負のグルーオンスピン分配や最大の正のグルーオンスピン分配のシナリオを排除する。また、グローバルなQCD解析に重要な入力を提供し、今後の二ジェット測定により Δg(x,Q²) の運動量依存性を直接探査できるようになる。

ABSTRACT

The STAR Collaboration has measured the longitudinal double-spin asymmetry for inclusive jet production in polarized p+p collisions at sqrt{s} = 200 GeV. The results set significant new constraints on the gluon polarization within the nucleon. Future measurements of asymmetries for di-jet production will provide direct access to the momentum dependence of the gluon polarization, Delta g(x,Q^2).

研究の動機と目的

• 包含ジェット生成における高精度な A_LL 測定を用いて、陽子内におけるグルーオンスピン分配関数 Δg(x,Q²) を制約すること。
• 2005年および2006年RHICランからの新規データを統合することで、偏極パートオン分布のグローバル解析における不確実性を低減すること。
• 今後のRHICでの二ジェット生成測定を通じて、グルーオンスピン分配の運動量依存性 Δg(x,Q²) を直接得ることを可能にすること。
• 運動量領域を拡張し、システムティックバイアスを低減することで、Δg(x,Q²) にノードや複雑な構造が存在する可能性に対する感度を向上させること。
• 高出力・高偏極度p+p衝突からの重要な実験的入力を提供することで、次世代のグローバルフィット（例：DSSV解析）の開発を支援すること。

提案手法

• 2005年はR = 0.4、2006年はR = 0.7のミッドポイントコーンアルゴリズムを用いたジェット再構築。TPCトラッキングおよびBEMC/EEMCカリメータデータを統合。
• ジェットパッチおよび高タワー・トリガーを用いてイベントを選別。ビーム偏極はp+Cのクーロン核反響を用いて測定され、偏極原子水素ガスジェット標的に基づいて補正された。
• トリガーおよび再構築バイアスがジェットエネルギースケールおよび A_LL 値に与える影響を補正するためのシステムティック補正を適用。
• A_LL 測定データをGRSVおよびDSSVフレームワーク内でのグローバルフィットに組み込み、さまざまな Δg(x,Q²) シナリオとの整合性を評価。
• PYTHIAベースのシミュレーションおよび完全なNLO計算を用いて、今後の二ジェット A_LL 感度を予測。スケール不確実性帯も含む。
• 低xグルーオン寄与を分離するために、高ラピディティで背中合わせの配置で、x₁,x₂が大きな値を取る二ジェットイベントを選別。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 包含ジェット A_LL 測定は、入力スケール Q₀² = 0.4 GeV² における統合グルーオンスピン分配にどのような制約を課すか？
• RQ2 2006年のデータは、負および正のグルーオンスピン分配関数の制約において、過去の測定と比べてどの程度向上しているか？
• RQ3 新しい A_LL データは、GS-C や DSSV のようなノードを有するモデルをどの程度支持または除外するか？
• RQ4 今後のRHICでの二ジェット測定により、0.04 < x < 0.3 の範囲で Δg(x,Q²) の運動量依存性をどの程度高精度に解明できるか？
• RQ5 二ジェット A_LL 測定の感度は、さまざまなグルーオンスピン分配モデルに対してどの程度であり、NLO計算と PYTHIA ベースの予測はどのように一致するか？

主な発見

• 2006年のデータは、p_T > 13 GeV/c の領域で2005年と比較して統計的不確実性を3〜4倍低減し、精度が著しく向上した。
• GRSV Δg = –g シナリオは0.2%未満の確率で除外され、負のグルーオンスピン分配に対する強い制約が示された。
• これらのSTARデータを統合したDSSVグローバル解析では、0.05 < x < 0.2 の範囲で、負のグルーオンスピン分配に対する最も強い制限が得られた。
• STARデータは、特に χ² 分析を通じて、0.05 < x < 0.2 の範囲で正および負のグルーオンスピン分配の両方を顕著に制約している。
• 予測される二ジェット A_LL 測定では、50 pb⁻¹ の統計量および60%のビーム偏極度のもとで、x ≈ 0.076、0.10、0.13 の3つのxボックスで Δg(x)/g(x) を ±0.02〜0.03 の精度で決定できる。
• 二ジェット測定により、0.04 < x < 0.3 の範囲で Δg(x,Q²) を直接的一般的（LO）にアクセスでき、グルーオンスピン分配関数の詳細なマッピングが可能になる。