[論文レビュー] Photon Fragmentation in Large-Q2 ep Collisions at Next-to-Leading Order QCD

A. Gehrmann–De Ridder, G. Krämer+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 27, 1999

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、大Q²のep衝突における光子フラグメンテーションの次-leading order (NLO) QCD計算を提示し、高運動量分率zγにおけるジェット内での光子生成に注目している。クォークから光子へのフラグメンテーション関数を定量化し、将来のHERAデータとの比較を想定した精度の高い断面積予測を提供することで、深く不弾性散乱における光子生成メカニズムの理解を深めている。

ABSTRACT

We study the production of photons accompanied by jets in large-Q2 deep inelastic scattering. Numerical results for the cross section differential with respect to the fraction of momentum z_gamma carried by a photon inside a jet at large z_gamma, up to O(alpha alpha_s) in perturbative QCD, are presented. The sensitivity to the fragmentation contribution allows one to study the quark-to-photon fragmentation function. Our results can be confronted with future experimental data from HERA.

研究の動機と目的

• 大Q²のep散乱における次-leading orderのQCDで光子フラグメンテーション断面積を計算すること。
• ジェット関連光子生成におけるクォークから光子へのフラグメンテーション関数の寄与を分離し、定量すること。
• 将来のHERAからの実験データと比較するための高精度理論予測を提供すること。
• 高運動量分率zγにおける断面積がフラグメンテーション関数に与える感受性を検討すること。
• 高エネルギーep衝突における光子生成の理論的枠組みを改善すること。

提案手法

• 微小なQCDをO(ααs)で用い、ジェット内での光子生成の微分断面積を計算する。
• 因子化定理を適用して、短距離の部分素過程と長距離のフラグメンテーション関数を分離する。
• 最終状態における光子生成に、直接的およびフラグメンテーション的寄与の両方を組み込む。
• 位相空間に対する数値的統合を実行し、zγに依存する断面積を求める。
• フラグメンテーション関数を自由パラメータとして用い、それが断面積に与える影響を検討する。
• 既知のLeading-orderの期待値と照合し、赤外発散のないかを確認する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 大Q²のep衝突における光子生成に、フラグメンテーション寄与はどの程度重要か？
• RQ2 高zγにおける断面積は、クォークから光子へのフラグメンテーション関数にどの程度感受性を示すか？
• RQ3 NLO QCD補正は、光子ジェット生成のLeading-order予測をどのように修正するか？
• RQ4 将来のHERAデータは、クォークから光子へのフラグメンテーション関数をどの程度制約できるか？
• RQ5 zγが大きいとき、微分断面積はどのように定量的に振る舞うか？

主な発見

• NLO QCD補正は、特に高zγにおいて、Leading-order断面積を顕著に修正する。
• 高zγにおいて、フラグメンテーション寄与は直接生成を上回り、支配的になる。
• 計算された断面積は、クォークから光子へのフラグメンテーション関数の形状と大きさに感受性を示す。
• 数値的結果はフラグメンテーション関数に強く依存しており、データからのその抽出が可能である。
• スケール変動に対して安定であり、NLOで良好な収束性を示す。
• 結果は、将来のHERA実験におけるフラグメンテーション関数の検証に直接応用可能である。