[論文レビュー] Rapidity gap survival probability and total cross sections

A. D. Martin, V. A. Khoze+1 more|ArXiv.org|Oct 20, 2008

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 8被引用数 8

ひとこと要約

本稿は、LHCエネルギ一における特異的 $pp \to p+A+p$ 過程における急速性ギャップの生存確率を調査し、ソフト散乱からの吸収効果に注目する。アイケノイドおよび強化散乱モデルを用い、ヒッグス粒子生成における $H \to b\bar{b}$ の場合に、全断面積は約 90 mb、ギャップ生存確率は $\langle S^2 \rangle \approx 0.02$ であると予測する。理論的フレームワークが異なっていても、一貫した結果が得られる。

ABSTRACT

We discuss recent calculations of the survival probability of the large rapidity gaps in exclusive processes of the type pp --> p+A+p at high energies. Absorptive or screening effects are important, and one consequence is that the total cross section at the LHC is predicted to be only about 90 mb.

研究の動機と目的

• LHCエネルギ一における特異的 $pp \to p+A+p$ 過程における大規模な急速性ギャップの生存確率を評価すること。
• ソフトパートン散乱による吸収効果およびスクリーニング効果が特異的断面積に与える影響を評価すること。
• ダーハム、テルアビブ、およびドライプベースの手法といった異なる理論的モデルがギャップ生存および全断面積に与える予測を比較すること。
• 特に強化図式およびスダコフ抑制に関するギャップ生存要因の計算に生じる矛盾を解消すること。
• 既存のテバトロンおよびHERAデータ（特異的 $\gamma\gamma$、ダイジェット、$J/\psi$ 生産を含む）を用いて理論的モデルを検証すること。

提案手法

• 弾性散乱および低質量プロトン励起をGood-Walkerの微分的固有状態を介して記述するアイケノイドモデルを用いる。
• 高質量プロトン崩壊およびスクリーニング補正をモデル化するために、マルチ・ポメロン図式およびレッジオン技術を適用する。
• ハード過程の振幅を計算するために、$\mu \sim M_A/2$ におけるスケwedで未統合されたグルーオン密度 $f_g(x_1,x_1',Q_t^2,\mu^2)$ を用いる。
• ギャップ生存確率 $\langle S^2 \rangle$ を、アイケノイド $\langle S^2_{\text{eik}} \rangle$ および強化 $\langle S^2_{\text{enh}} \rangle$ 要素の積として計算し、$b$-依存性を含める。
• 固定標的実験、CERN-ISR、およびテバトロンのデータ（$\sigma_{\text{tot}}$、$d\sigma_{\text{el}}/dt$、$d\sigma_{\text{SD}}/dM^2$）にパラメータをフィッティングすることで、モデルの妥当性を検証する。
• 摂動QCD、スダコフ形式因子、およびドライプモデルの結果を比較し、対数的精度およびスケール依存性に注意を払う。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LHCエネルギ一における特異的 $pp \to p+A+p$ 過程における大規模な急速性ギャップの生存確率は何か？ また、吸収効果はその確率にどのように影響を与えるか？
• RQ2 アイケノイドおよび強化散乱寄与は、$H \to b\bar{b}$ を通じたヒッグス粒子生成断面積にどのように影響を与えるか？
• RQ3 なぜ一部のモデルでは、実験的に観測されない大きな強化図式補正を予測するのか？
• RQ4 アイケノイド、マルチ・ポメロン、ドライプといった異なる理論的フレームワークが、$\langle S^2 \rangle$ および全断面積について一貫した予測をもたらすか？
• RQ5 テバトロンおよびHERAのデータは、LHCにおける特異的ヒッグス生成を予測するモデルを信頼性を持って制約できるか？

主な発見

• LHCにおける全断面積は、形式的アプローチが異なっていても、約 90 mb であると予測され、一貫性がある。
• ヒッグス粒子生成におけるアイケノイドギャップ生存確率 $\langle S^2_{\text{eik}} \rangle$ は、主にソフトパートン散乱によるもので、約 0.02 に達する。
• 摂動QCDでは強化図式補正が大きいが、高次のマルチ・ポメロン寄与によって相殺され、結果として抑制効果が弱まる。
• ドライプモデルは、$S^2$ がエネルギー依存性が弱く、テバトロンからLHCにかけて約 2.5 倍の低下にとどまることを確認した。
• 1ループのスダコフ補正および $\mu = 0.62 M_A$ を用いた摂動QCDモデルは、単一対数精度に達し、明示的計算と一致する。
• 理論的予測は、テバトロンおよびHERAのデータと整合的であり、LHCエネルギ一への外挿が妥当であることを支持する。