[論文レビュー] Production of Exclusive Dijets in Diffractive Deep Inelastic Scattering at HERA

H. Abramowicz, I. Abt+143 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、372 pb⁻¹のデータを用いて、HERAにおけるディファラクティブ深エネルギーシンチルスキャッタリングにおける排他的二ジェット生成の初回測定を提示する。βおよびφに関する微分断面積を測定し、二グルーオン交換モデルがデータ、特にφ分布の形状を最もよく記述していることが判明した。一方、両モデルとも絶対断面積を約2倍小さく予測しており、高次の補正項の欠落または顕著なグルーオン分布の進化効果が原因である可能性を示唆している。

ABSTRACT

Production of exclusive dijets in diffractive deep inelastic $e^\pm p$ scattering has been measured with the ZEUS detector at HERA using an integrated luminosity of 372 pb$^{-1}$. The measurement was performed for $\gamma^*-p$ centre-of-mass energies in the range $90 < W < 250$ GeV and for photon virtualities $Q^2 > 25$ GeV$^2$. Energy and transverse-energy flows around the jet axis are presented. The cross section is presented as a function of $\beta$ and $\phi$, where $\beta=x/x_{ m I\!P}$, $x$ is the Bjorken variable and $x_{ m I\!P}$ is the proton fractional longitudinal momentum loss. The angle $\phi$ is defined by the $\gamma^*-$dijet plane and the $\gamma^*-e^\pm$ plane in the rest frame of the diffractive final state. The $\phi$ cross section is measured in bins of $\beta$. The results are compared to predictions from models based on different assumptions about the nature of the diffractive exchange.

研究の動機と目的

• HERAにおけるディファラクティブ深エネルギーシンチルスキャッタリングにおける排他的二ジェット生成を測定すること。
• 二ジェット系の静止系における角度分布を通じて、ディファラクティブ交換の性質を調べること。
• 特に二グルーオン交換モデルおよび解体ポンマーイのモデルを含むディファラクティブ過程の理論的モデルを検証すること。
• φ依存の断面積を通じて、二ジェット生成におけるq¯qおよびq¯qg成分の相対的寄与を特定すること。
• Q² > 25 GeV²、90 < W < 250 GeVの運動学的範囲において、高精度なデータと対比して、Leading-Order予測の妥当性を評価すること。

提案手法

• ZEUS検出器を用い、372 pb⁻¹の統合した放射線量を用いて、dσ/dβおよびdσ/dφの微分断面積を測定した。
• β = x/xIP と定義され、ここでxはBjorken変数、xIPは陽子の走査方向の運動量損失の割合である。
• φは、二ジェット系の静止系において、γ*–dijet平面とγ*–e±平面のなす角度である。
• 角度依存性を定量化するために、φ分布を 1 + A cos 2φ でパラメータ化した。
• 二グルーオン交換モデル（q¯qおよびq¯qg成分を含む）および解体ポンマーイのモデルの予測とデータを比較した。
• 一部のパートンの横運動量カットをスキャンすることで、データとの整合性を最適化した。その結果、pT,cut = 1.75 GeV がq¯q成分の割合に最もよく適合することが判明した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ディファラクティブDISにおける排他的二ジェットのφ分布はβに依存するか？その依存性は、背後にある力学的機構を何を示唆するか？
• RQ2 二グルーオン交換モデルおよび解体ポンマーイのモデルは、測定されたdσ/dφおよびdσ/dβ分布をどの程度よく記述できるか？
• RQ3 φ分布から推定される場合、排他的二ジェット生成におけるq¯qとq¯qgの最終状態の相対的寄与はどの程度か？
• RQ4 測定された絶対断面積が、両モデルのLeading-Order予測を上回る理由は何か？
• RQ5 データと予測の乖離は、高次のQCD補正または非対角的グルーオン分布の進化効果によって説明可能か？

主な発見

• 測定された絶対断面積は72 pbであり、二グルーオン交換モデルの予測値38 pbよりも顕著に大きく、陽子崩壊背景の影響により正規化不確かさが±27%である。
• 解体ポンマーイのモデルは、低βでは2倍、高βでは10倍の予測不足を示し、β > 0.4では有意な乖離が生じている。
• pT,cut = 1.75 GeVを用いた二グルーオン交換モデルは、β ∈ (0.3, 0.7) の範囲でφ分布の形状をよく再現しているが、解体ポンマーイのモデルはほぼ一定の正の傾きAを予測しており、データとは一致しない。
• q¯q成分の割合Rq¯q = σ(q¯q)/σ(q¯q+q¯qg)は、1.75 GeVのパートン横運動量カットで最もよく記述され、以前の計算で用いられた1.75 GeVとは異なる。
• q¯qのみの予測は低βでβ分布を再現できないが、高βではq¯qg成分の寄与が小さいため、データと一致する。
• 二グルーオン交換モデルではφ分布の傾きパラメータAが正から負に変化するが、これはデータと一致する。一方、解体ポンマーイのモデルは常に正のAを予測しており、データの傾向とは一致しない。