[論文レビュー] Mueller-Navelet jets at LHC: BFKL versus high-energy DGLAP

Francesco Giovanni Celiberto, Dmitry Yu. Ivanov+2 more|arXiv (Cornell University)|Apr 30, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 5被引用数 21

ひとこと要約

この論文は、LHC 7 TeVにおけるムーレル＝ナヴェレット jet 生産において、非対称な横運動量カットを用いてBFKL自己エネルギー補正と固定順数DGLAP予測の区別を試みる。35 GeVと45–50 GeVの2つの jet にカットを適用することで、研究は、急速性ギャップが大きくなるにつれて、方位角相関におけるBFKLとDGLAP予測が明確に分離することを示し、NLO固定順数計算では十分に捉えられない未検出のパートン放射による jet 開放化をBFKLが強化する役割を確認する。

ABSTRACT

The production of forward jets separated by a large rapidity gap at LHC, the so-called Mueller-Navelet jets, is a fundamental testfield for perturbative QCD in the high-energy limit. Several analyses have already provided with evidence about the compatibility of theoretical predictions, based on collinear factorization and BFKL resummation of energy logarithms in the next-to-leading approximation, with the CMS experimental data at 7 TeV of center-of-mass energy. However, the question if the same data can be described also by fixed-order perturbative approaches has not been yet fully answered. In this paper we provide numerical evidence that the mere use of partially asymmetric cuts in the transverse momenta of the detected jets allows a clear separation between BFKL-resummed and fixed-order predictions in some observables related with the Mueller-Navelet jet production process.

研究の動機と目的

• LHC 7 TeV におけるムーレル＝ナヴェレット jet 生産の実験的データが、固定順数 DGLAP で記述可能かどうかを検証すること。
• 非対称な横運動量カットが、BFKL と DGLAP 予測の分離に与える影響を調査すること。
• BFKL 自己エネルギー補正効果が NLO DGLAP とは区別可能になるような運動量配置を特定すること。
• 非対称カットが、ボルン項の支配的寄与を低減させることで、BFKL 力学の感度を高めることを数値的証明すること。
• 将来の LHC 分析において、競合する QCD フレームワークを区別するための非対称カットを推奨すること。

提案手法

• NLA BFKL アプローチと固定順数 NLO DGLAP を用いて、方位角相関係数 $ C_n^\text{BFKL} $ と $ C_n^\text{DGLAP} $ の数値計算を実施。
• NLO カーネルと NLO ジェットインパクト因子を用いた NLO 級の BFKL グリーン関数の使用。数値的効率を高めるために、小角近似を適用。
• 横運動量および急速性変数の高精度数値積分に、Dadmul 積分ルーチンを採用。
• 非対称カットの実装：1つの jet を CMS データと同様に 35 GeV に固定し、もう1つを 45 または 50 GeV に設定。対称性を破り、BFKL 効果への感受性を高める。
• 収束性と結果の安定性を確認するため、積分カットオフ（例：$ k_{J\text{max}} = 60 $ GeV、$ \nu_{\text{max}} = 50 $）を体系的に変化。
• Dadmul 積分による誤差推定と保守的な誤差バーの採用。真の不確実性を過大評価する試験関数による妥当性の検証。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ムーレル＝ナヴェレット jet 生産における非対称な横運動量カットが、BFKL 自己エネルギー補正と固定順数 DGLAP 予測の区別を強化できるか？
• RQ2 急速性ギャップ $ Y $ が、方位角相関における BFKL と DGLAP 予測の分離に与える影響は？
• RQ3 対称的カットの状況では、バック・トゥ・バック jet 状態におけるボルン項の支配的寄与が、BFKL 効果をどのように隠蔽するか？
• RQ4 2つの jet 間の未検出のパートン放射が方位角の相関低下を引き起こす役割は何か？また、BFKL と DGLAP では、その寄与の捉え方がどのように異なるか？
• RQ5 NLA BFKL と NLO DGLAP の数値的証拠は、将来の LHC 分析における非対称カットの推奨を支持できるか？

主な発見

• 非対称カット（例：35 GeV と 45–50 GeV）により、急速性ギャップ $ Y $ が大きくなるにつれて、方位角相関係数に対する BFKL と DGLAP 予測の分離が明確かつ増大する。
• BFKL アプローチは、NLO 固定順数 DGLAP では十分に捉えられない複数のソフトグルーオン発光の自己エネルギー補正により、DGLAP よりも強い方位角の相関低下を予測する。
• 非対称カットではボルン項寄与が抑制され、その支配的寄与が低減するため、複数の未解決パートン発光に起因する BFKL 効果がより明確に現れる。
• 本研究は、対称的カットがボルン項効果を最大限に高め、BFKL 動力学を隠蔽する可能性があり、過去の NLO DGLAP 計算で観察された不安定性の要因となっている可能性を確認した。
• DGLAP の $ \nu $-積分は、指数的減衰がないため、BFKL よりもカットオフに敏感であり、収束のためには $ \nu_{\text{max}} = 50 $ 必要がある。一方、BFKL は $ \nu_{\text{max}} = 30 $ でも安定である。
• Dadmul 積分による誤差推定は保守的であり、試験関数による検証で確認された。報告された不確実性は、真の数値誤差よりも大きい。