[論文レビュー] Pomeron intercepts at colliders

R. Peschanski, C. Royon|ArXiv.org|Mar 20, 2000

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、モンテカルロ補正を用いて運動的カットの影響を考慮することで、HERA、テバトロン、LHCにおけるフォワードジェット生成の実験データと理論的BFKL予測を直接比較する手法を提案する。HERAでは、$α_P = 1.43 \pm 0.025$（統計）$± 0.025$（系誤差）の高い有効ポメロン截面が得られ、ソフト過程とは顕著に異なり、$γ^*γ^*$と大きなラピディティ差を持つ二ジェットデータの間の中間的値である。高次のBFKL補正はラピディティ遮断効果を通じて推定される。

ABSTRACT

A method allowing for a direct comparison of data with theoretical predictions is proposed for forward jet production at HERA and Mueller-Navelet jets at Tevatron and LHC. An application to the determination of the effective Pomeron intercept in the BFKL-LO parametrization from d sigma/dx data at HERA leads to a good fit with a significantly higher effective intercept, $α_P= 1.43 \pm 0.025 (stat.) \pm 0.025 (syst.),$ than for proton (total and diffractive) structure functions. It is however less than the value of the pomeron intercept using dijets with large rapidity intervals obtained at Tevatron. We also evaluate the rapidity veto contribution to the higher order BFKL corrections. We suggest to measure the dependence of the dijet cross-sections as a function of the jet transverse energies as a signal for BFKL pomeron at LHC.

研究の動機と目的

• 加速器におけるフォワードジェットおよびミュラー＝ネーヴェレットジェット生成の理論的BFKL予測と実験データの直接比較を可能にする。
• HERAの$d\sigma/dx$データを用いて、BFKL一次近似パラメータ化における有効ポメロン截面を特定する。
• 二ジェット断面積比におけるラピディティ遮断効果を通じて、高次のBFKL補正の影響を評価する。
• 二ジェット断面積の$E_{T1}/E_{T2}$依存性を用いて、LHCにおけるBFKLダイナミクスの測定可能なシグナルを提案する。
• HERA、テバトロン、LHCを含む、異なるプロセスとエネルギースケールにおける$α_P$値の整合性を評価する。

提案手法

• フォワードジェット断面積$d\sigma/dx$をBFKL再結合と有効構造関数で表すためのドロイプモデルフレームワークを用いる。
• 実験的運動的カットの影響を$d\sigma/dx$に与える効果を分離するために、バイアスのないモンテカルロ補正を用いた簡易モンテカルロシミュレーションを実施する。
• H1およびZEUSのHERAデータにフィットするため、有効クーリング定数$̄{\alpha}$（$α_P$に関連）と正規化係数という2つの自由パラメータを用いる。
• ラピディティ遮断効果を用いて高次のBFKL補正をモデル化し、$ \exp(\epsilon(\gamma,0)Y)$をヘビサイド関数とパラメータ$b$を含む級数に置き換える。
• TevatronおよびLHCのデータと理論的予測の二ジェット断面積比$R = \sigma_{\text{large } \Delta\eta}/\sigma_{\text{small } \Delta\eta}$を比較し、$E_{T1}/E_{T2}$をプローブとして用いる。
• フィットされた$b$パラメータを用いて、次次-leadingオーダーBFKL補正の大きさを推定し、異なる加速器プロセス間で結果を比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 直接比較手法を用いて、HERAのフォワードジェットデータから抽出された有効ポメロン截面$α_P$は何か？
• RQ2 ラピディティ遮断効果を用いてモデル化された高次のBFKL補正は、HERAとTevatronの二ジェットデータでどのように異なるか？
• RQ3 LHCにおける二ジェット断面積比の$E_{T1}/E_{T2}$依存性は、BFKLダイナミクスの明確なシグナルとして機能できるか？
• RQ4 なぜ異なるハードプロセス（例：$γ^*\gamma^*$、Tevatronでの二ジェット）が異なる$α_P$値をもたらすのか？
• RQ5 ラピディティ遮断効果の抽出された$b$パラメータは、NLO BFKL補正の理論的期待値をどの程度反映しているか？

主な発見

• HERAにおける有効ポメロン截面は、$α_P = 1.43 \pm 0.025$（統計）$± 0.025$（系誤差）と決定され、ソフトプロトン構造関数の値とは顕著に高い。
• この値は、Tevatronにおける大きなラピディティ差を持つ二ジェット生成で得られた$α_P = 1.65 \pm 0.05$（統計）$± 0.05$（系誤差）よりは低いが、LEPでの$γ^*\gamma^*$相互作用の値の中間的である。
• HERAではラピディティ遮断パラメータ$b$が$1.28 \pm 0.08$（統計）$± 0.02$（系誤差）と測定され、理論的NLO補正よりは小さいが、無視できない程度の大きさであることが示された。
• Tevatronでは、$b$のフィット値は$0.21 \pm 0.11$（統計）$± 0.11$（系誤差）であり、ゼロと整合的であるため、高次の補正が弱いか、異なるダイナミクスが働く可能性がある。
• 理論的NLO BFKLは$b \sim 2.4$を予測しており、これはHERAの結果と整合的だが、Tevatronの値とは整合しない。これはインパクト因子や高次の効果に差がある可能性を示唆している。
• LHCは、広いラピディティ間隔のおかげで、BFKLダイナミクスをテストするにふさわしい環境を提供すると予想される。14 TeVで$Δ\eta \sim 10$のとき$R \sim 20$となり、$E_{T1}/E_{T2}$に強い依存性が見られ、BFKL挙動を示すシグナルとなる可能性がある。