[論文レビュー] Probes of the small x gluon via exclusive J/psi and Upsilon

Stephen Jones, A. D. Martin+2 more|arXiv (Cornell University)|Jul 26, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 7被引用数 22

ひとこと要約

この論文は、HERAおよびLHCの排他的J/ψおよびΥ生産データを用いて、歪んだPDF効果、実部振幅成分、吸収補正を組み込み、小xグルーオン分布に対する制約を改善する。次-leading-orderに類似したグルーオンPDFを提示し、8および14 TeVにおけるJ/ψおよびΥの生成に対して精度の高い予測を可能にする。

ABSTRACT

New, more precise data on diffractive J/psi photoproduction and on exclusive J/psi production in the process pp -> p + J/psi + p at the LHC allow a better constraint on the low-x gluon distribution in the domain of relatively low scales Q^2 ~ 2-6 GeV^2. We account for the `skewed' effect and for the real part of the amplitude, as well as for the absorptive corrections in the case of the exclusive process pp -> p + J/psi + p. The predictions for exclusive J/psi production at \sqrt{s}=8 and 14 TeV and for exclusive Upsilon(1S) production at 7, 8 and 14 TeV are also given. We present results at leading and next-to-leading order.

研究の動機と目的

• 排他的J/ψおよびΥ生産データを用いて、小xグルーオン分布関数（PDF）の制約を改善すること。
• 従来のグローバルPDF解析の限界を克服し、これまで未考慮であったディファラクティブなベクトルメソン生成データを組み込むこと。
• 排他的pp → p + J/ψ + p過程において、非摂動的効果（歪み、実部振幅寄与、吸収補正）を考慮すること。
• LHCエネルギー8、8および14 TeVにおける排他的J/ψおよびΥ(1S)生成に対して、精度の高い理論的予測を提供すること。
• 将来のLHC測定が、未探索の小x領域におけるグルーオンPDFをプローブする可能性を示すこと。

提案手法

• 排他的生成における2つの交換グルーオンが持つ不等しい運動量分率xおよびx′を考慮するため、一般化（歪んだ）グルーオンPDFを用いる。
• 小x領域においてO(x)の精度で一般化PDFを対角PDFに変換するために、Shuvaev変換を適用する。
• 分散関係を用いて振幅の実部を組み込み、小x振幅に対してReA/ImA ≈ (π/2)λを推定する。
• モデル4の[8]におけるギャップ生存確率S²を用いて、排他的pp → p + J/ψ + p過程における吸収補正を実装する。
• 最終状態の横運動量（kT）における統合を用いてNLO補正を近似し、効果的にNLOレベルの精度を達成する。
• 式(17)のパラメータ化を用い、主要な二重対数項を再帰的に扱い、低xおよび低スケール（Q² = 2.4 GeV²）でも安定なグルーオンPDFを導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HERAおよびLHCにおける排他的J/ψおよびΥ生成は、小xグルーオンPDFの制約をどのように改善できるか？
• RQ2 歪みおよび吸収補正の影響は、排他的ベクトルメソン生成からのグルーオンPDF抽出にどのような影響を及ぼすか？
• RQ3 実振幅寄与およびギャップ生存要因は、排他的J/ψおよびΥ(1S)生成の理論的予測にどのように影響するか？
• RQ4 新しいHERAおよびLHCbデータの組み込みにより、従来のグローバル解析を超えて、小xグルーオン分布はどの程度改善されるか？
• RQ5 8および14 TeVのLHCエネルギーにおける排他的J/ψおよびΥ(1S)生成の予測断面積はどの程度か？

主な発見

• フィットされたグルーオンPDFは、低x（x ~ 0.01）においても低スケールQ² = 2.4 GeV²でも安定しており、従来のグローバル解析とは異なり減少しない。
• 標準的なグローバルフィットと比較して、x ~ 0.01におけるグルーオン分布は小さいが、低xで物理的に不自然な抑制を回避する。
• √s = 8および14 TeVにおける排他的J/ψ生成の予測が提示され、迅速性およびエネルギーに応じてギャップ生存確率S²は約0.85〜0.95の範囲をとる。
• 7、8および14 TeVにおける排他的Υ(1S)生成の予測が提示され、迅速性にわたってS²要因は約0.85〜0.95の範囲をとる。
• この研究は、将来のLHC測定が、従来の手法では到達できなかった未探索の低x領域におけるグルーオンPDFをプローブ可能であることを示している。
• kT統合および吸収補正の組み込みにより、NLOレベルの効果を的確に捉えるより強固な理論枠組みが得られた。