[論文レビュー] Multiple Partonic Interaction Developments in Herwig++

Stefan Gieseke, Christian Röhr+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 12, 2011

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 7被引用数 13

ひとこと要約

この論文は、Herwig++ において、非摂動的色再接続を組み込んだ改善された複数部分子相互作用（MPI）モデルを提示している。これにより、ソフトな基礎的背景状態および最小バイアスデータの記述が向上する。部分子相互作用の色構造を変更し、色再接続の破壊スケールを導入することで、ATLAS 7 TeV の基礎的背景状態および最小バイアスの観測量、特にチャージ粒子多重度および横運動量分布の記述が顕著に改善され、新しい UE7-2 チューニングでは、チューニングに使われなかった変数を含め、データと優れた一致を達成している。

ABSTRACT

We briefly review the status of the multiple partonic interaction model in the Herwig++ event generator. First, we show how a change in the colour structure of an event in Herwig++ results in a significant improvement in the description of soft inclusive observables in $pp$ interactions at $\sqrt{s}=900$ GeV. Then we present a comparison of some model results to ATLAS Underlying Event data at $\sqrt{s}=7$ TeV.

研究の動機と目的

• Herwig++ の標準的な MPI モデルが ATLAS 900 GeV の最小バイアスデータをうまく記述できない問題に対処すること。
• 非摂動的色再接続効果を組み込むことで、ソフトな基礎的背景状態の活動のシミュレーションを改善すること。
• 粒子多重度および横運動量の相関を正しく記述できる新しい MPI モデルを開発すること、特に横方向領域での相関に注目すること。
• ATLAS 7 TeV の基礎的背景状態データ、特にチューニングプロセスで使われなかった観測量を含めて正確に記述できるチューニング済みモデル（UE7-2）を生成すること。
• 異なる中心系エネルギーにおける最小バイアスおよび基礎的背景状態データを統一的に記述できるようにすること。

提案手法

• モデルは、クラスタハドロン化モデルに基づく色再接続メカニズムを導入することで、エイコナール MPI フレームワークを拡張し、ハドロン化の前に対象となる部分子クラスタの再接続を実現する。
• 色再接続の強度を制御する新しい破壊スケールパラメータ $p_{\rm disrupt}$ を導入し、ソフトな部分子相互作用とビーム残渣の間の相関を強化できるようにする。
• ハードな部分子相互作用とソフトな部分子相互作用のそれぞれに対して、異なる逆半径 $\mu$ と $\mu_{\rm soft}$ を持つ2つの別々の重なり関数を用いる。
• Professor ツールを用いてパラメータをチューニングし、$\langle d^2N_{\text{ch}}/d\eta d\phi \rangle$ および $\langle d^2\sum p_\perp /d\eta d\phi \rangle$ を制約条件として使用する。
• ドンナチエ-ランシュホイファーのパラメータ化と光学定理により、全断面積と弾性斜面を固定することでユニタリティを保つ。
• チューニングに使われなかった分布を含む、ATLAS 7 TeV の基礎的背景状態および最小バイアスデータに対するモデルの妥当性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 MPI モデルに非摂動的色再接続を組み込むことで、Herwig++ におけるソフトな最小バイアスおよび基礎的背景状態観測量の記述が顕著に改善されるか？
• RQ2 なぜ Herwig++ の標準的な MPI モデルは、ATLAS 900 GeV データ、特に $\langle p_\perp \rangle(N_{\rm ch})$ をうまく記述できないのか？
• RQ3 新しい色再接続メカニズムは、基礎的背景状態の角度分布および横運動量構造にどのように影響を与えるか？
• RQ4 1つのチューニング（UE7-2）が、チューニングに使われなかった観測量を含め、7 TeV での最小バイアスおよび基礎的背景状態データを正確に記述できるか？
• RQ5 MPI モデルのパラメータのエネルギー依存性は何か？また、異なる中心系エネルギー間で UE と MB データを統一的に記述できるか？

主な発見

• MPI モデルに色再接続を組み込むことで、ATLAS 900 GeV の最小バイアスデータの記述が顕著に改善され、特に標準モデルが $\langle p_\perp \rangle(N_{\rm ch})$ を予測できない問題が解決された。
• 新しい UE7-2 チューニングは、ATLAS 7 TeV の基礎的背景状態データをよく再現しており、$p_\perp^{\rm lead}$ の関数としての平均チャージ粒子多重度および単位 $\eta$-$\phi$ あたりのスカラー $p_\perp$ 和について、すべての $p_\perp$ カットで優れた一致を示している。
• チューニングに含まれなかったにもかかわらず、横方向領域における多重度および $\sum p_\perp$ 密度の標準偏差を正しく予測している。
• チューニングにより得られた破壊スケールは $p_{\rm disrupt} = 0.35$ GeV、$p_\perp^{\rm min} = 3.36$ GeV であり、$\sigma_{\rm eff} = 42.28$ mb（$\mu^2 = 0.81$ GeV$^2$）となり、パラメータが $\mu^2$ に依存していることが示された。
• 主粒子の角度に対する分布をよく再現しており、$p_\perp^{\rm lead}$ カットが大きくなるにつれて改善が見られ、より良いジェット様構造の再現が示された。
• 結果から、色再接続がソフトな活動および粒子相関を正しく記述するために不可欠であることが示された。特に、前方領域および横方向領域で顕著である。