[論文レビュー] Multiple Interactions, Saturation, and Final States in pp Collisions and DIS

Gösta Gustafson|ArXiv.org|May 15, 2009

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 14

ひとこと要約

本稿では、高エネルギーppおよびDIS過程を記述するため、横座標空間における新規なデュポールカスケードモデルを提示する。このモデルは、飽和、多重散乱、運動量空間相関を統一的に扱い、NLL-BFKL発展、飽和、コンfinement、およびインパクトパラメータ-運動量相関を組み込むことで、ppおよびγ*p衝突における全断面積、弾性断面積、およびdiffractive断面積をよく再現する。特に、排他的最終状態や幾何的スケーリングについても有望な結果を得ている。

ABSTRACT

In high energy collisions saturation and multiple collisions are most easily accounted for in transverse coordinate space, while analyses in momentum space have been more suitable for calculating properties of exclusive final states. In this talk I describe an extension of Mueller's dipole cascade model, which attempts to combine the good features of both these descriptions. Besides saturation it also includes effects of correlations and fluctuations, which have been difficult to account for in previous approaches. The model reproduces successfully total, elastic, and diffractive cross sections in pp collisions and DIS, and a description of final states will be ready soon.

研究の動機と目的

• 高エネルギー強子衝突において、飽和や多重衝突を扱える横座標空間の利点と、排他的最終状態を扱える運動量空間の利点を統合した統一的フレームワークを構築すること。
• Pythiaなどの既存モデルの限界、特にマルチパートン最終状態における色再結合や揺らぎ効果の理論的理解の欠如を解決すること。
• 非線形効果（飽和、多重サブ衝突）を組み込みつつも、幾何的スケーリングと運動量空間相関を保持すること。
• 排他的最終状態を生成可能なモンテカルロ実装を提供し、包含的および排他的観測量の間のギャップを埋めること。
• デュオプルの発展における揺らぎを組み込むことで、diffractive励起の記述を改善し、より現実的なインパクトパラメータプロファイルを得ること。

提案手法

• ムルラーのデュオプルカスケードモデルに、BFKL発展核の次-leading-logarithmic (NLL)補正を拡張する。
• 横座標空間における非線形発展方程式を用いて、飽和効果を導入し、多重サブ衝突とパートン密度制約を考慮する。
• 横運動量とデュオプルサイズの関係を導入することで、コンfinement効果を組み込み、小p⊥におけるスクリーニングスケールを自然に導入する。
• 座標空間と運動量空間における連成発展により、運動量-インパクトパラメータ相関をモデル化し、排他的過程の記述を改善する。
• モンテカルロ実装を用いて、揺らぎのある波動関数と発展するインパクトパラメータプロファイルを含めたデュオプル-プロトン散乱をシミュレートする。
• モデルをγ*pおよびpp散乱に適用し、CDF、H1、ZEUSの全断面積、弾性断面積、およびdiffractive断面積のデータと照合する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高エネルギーppおよびDIS衝突における飽和と多重散乱を、同時に排他的最終状態生成を可能にする枠組みで一貫して記述する方法は何か？
• RQ2 デュオプル発展における揺らぎと相関の役割は何か？ そして、それらはインパクトパラメータプロファイルとdiffractive励起にどのように影響するか？
• RQ3 運動量空間相関とコンfinement効果は、デュオプル像における全断面積および弾性断面積の記述にどのように寄与するか？
• RQ4 本モデルは、Q²およびWの異なる値において、γ*p散乱における幾何的スケーリングをどの程度よく再現できるか？
• RQ5 非線形効果と多重サブ衝突を組み込むことで、基礎的イベント構造と有効断面積の記述はどの程度改善されるか？

主な発見

• 本モデルは、ppおよびγ*p衝突における全断面積をよく再現しており、Q²およびWの広い範囲で幾何的スケーリングを示す。
• pp弾性散乱の微分断面積には、小tにおけるdiffractive dipが現れ、エネルギー依存性はデュオプル振幅の発展から自然に導かれる。
• H1およびZEUSのデータとよく一致する形で、準弾性γ*p → γpおよびγ*p → ρp散乱を記述でき、特にブーストされたガウス型ρ中間子波動関数を用いることで良好な一致を得た。
• diffractive励起断面積はよく記述されており、高エネルギー領域におけるシングル-diffractiveおよびダブル-diffractive寄与の増加を捉えている。
• 揺らぎ効果のないモデルと比較して、インパクトパラメータプロファイルはよりグレーで、構造が乏しくなる。これは、個々のデュオプル配置に対する感受性が低下していることを示している。
• 「スイング」効果（フレーム依存補正）を組み込むと、断面積が約30%減少し、ローレンツ不変性が改善され、結果はほぼフレームに依存しなくなる。