[論文レビュー] Rapidity gap survival in central exclusive diffraction: Dynamical mechanisms and uncertainties

M. Strikman, Ch. Weiß|ArXiv.org|Dec 5, 2008

Crystallography and Radiation Phenomena被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、LHCにおける中枢的排他的散乱における急速性ギャップ生存（RGS）を検討し、小x領域における高密度グルーオンが引き起こすハードスパーサー部分素粒子の吸収的相互作用が、ブラックディスク領域への移行に伴いRGS確率を0.01未塔に抑えると提案している。平均場モデルを拡張し、部分素粒子のフラクチュエーションやハードスパーサーの吸収を含む動的相関を組み込み、従来の推定値を下回るRGS確率を示している。

ABSTRACT

We summarize our understanding of the dynamical mechanisms governing rapidity gap survival in central exclusive diffraction, pp -> p + H + p (H = high-mass system), and discuss the uncertainties in present estimates of the survival probability. The main suppression of diffractive scattering is due to inelastic soft spectator interactions at small pp impact parameters and can be described in a mean-field approximation (independent hard and soft interactions). Moderate extra suppression results from fluctuations of the partonic configurations of the colliding protons. At LHC energies absorptive interactions of hard spectator partons associated with the gg -> H process reach the black-disk regime and cause substantial additional suppression, pushing the survival probability below 0.01.

研究の動機と目的

• LHCエネルギーにおける急速性ギャップ生存（RGS）を抑制する動的メカニズムを理解すること。
• ソフトおよびハードスパーサー相互作用に起因するRGS確率推定値の不確実性を定量化すること。
• 高スピン状態のスパーサーと吸収的相互作用がブラックディスク領域におけるRGSに与える影響を評価すること。
• 平均場近似を超えた横断的幾何学的構造と相関を組み込むことで、モデルに依存しない予測を改善すること。
• TevatronおよびRHICの結果をLHC条件に外挿する妥当性を、高エネルギー領域における新たな抑制効果を踏まえて評価すること。

提案手法

• 影響パラメータ表現を用いた部分素粒子的記述を採用し、平均場近似のもとでハード相互作用とソフト相互作用を独立にモデル化する。
• 部分素粒子状態の閉じ込めを適用し、プロファイル関数Γ(b)を介して非弾性的ドリフト状態を含め、因数分解されたRGS確率式S² = ∫d²b P_hard(b) |1−Γ(b)|²を導出する。
• プロトン内における部分素粒子配置の量子フラクチュエーションを組み込み、RHICおよびTevatronエネルギーでのRGS確率を低下させる。
• k² ~ 数GeV²程度のハードスパーサーの吸収的相互作用を評価し、LHCエネルギーでブラックディスク領域に達することを示す。
• グルーオン-プロトン断面積と影響パラメータ分布の分析を通じて、ハードスパーサー吸収による抑制を推定する。
• グルーオン放出を伴わないSudakov抑制付き軌道を検討し、放射過程と比較してその寄与の相対的寄与を推定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LHCエネルギーにおけるハードスパーサー部分素粒子の吸収的相互作用は、中枢的排他的散乱における急速性ギャップ生存確率にどのように影響するか？
• RQ2 横断的平面における部分素粒子フラクチュエーションは、平均場推定値を上回るRGS確率の低下をどの程度引き起こすか？
• RQ3 ブラックディスク領域がRGSの抑制に果たす役割は何か？ また、これによりドリフト散乱の影響パラメータ依存性はどのように変化するか？
• RQ4 TevatronおよびRHICデータからの外挿が、中枢的排他的散乱におけるLHC予測において誤解を招くのはなぜか？
• RQ5 強い吸収が存在する中で、Sudakov抑制付きの非放射的軌道は、全体のRGS確率にどの程度寄与するか？

主な発見

• LHCエネルギーにおけるRGS確率は、ブラックディスク領域におけるハードスパーサー部分素粒子の吸収的相互作用により0.01未塔に抑制される。
• ハードスパーサー吸収によりRGS確率は平均場値のおよそ20%にまで低下し、主に大きな影響パラメータ（b > 1 fm）に寄与するようになる。
• ハードスパーサー相互作用による抑制は顕著であり、b=0におけるソフト相互作用プロファイル関数の不確実性はほとんど無視できる。
• 部分素粒子フラクチュエーションはRHICおよびTevatronエネルギーでRGS確率を低下させるが、LHCにおけるハードスパーサー吸収の影響に比べて小さい。
• Sudakov抑制付きの非放出軌道は放射過程と比較して断面積の約10%にしか寄与しないが、放射経路が強く抑制されるため、実効寄与は同程度に達する。
• 全体の抑制係数はおおよそ0.3のオーダーであり、主なメカニズムはブラックディスク領域におけるハードスパーサー吸収である。