[論文レビュー] Rapidity gaps and the PHOJET Monte Carlo

Fritz Bopp, R. Engel+1 more|ArXiv.org|Mar 24, 1998

Simulation Techniques and Applications被引用数 23

ひとこと要約

本論文は、PHOJETにソフト色再接続（SCR）と先行位階QCD行列要素に加え、ポメロンフラックス因子化を組み込んだモンテカルロモデルを提示し、$√s} = 1800$ GeVにおける$p$–$p$衝突における大スパンのラピディティギャップ事象を記述する。このモデルは、TEVATRONデータの主要な特徴をうまく再現しており、$R_{\rm JgJ}$比の$E_\perp^{\rm jet}$依存性が平坦であること、およびラピディティギャップ率のエネルギー依存性が一致しており、ハード分散における色スリム状態交換のメカニズムとしてSCRが妥当である可能性を示唆している。

ABSTRACT

A model for the production of large rapidity gaps being implemented in the Monte Carlo event generator PHOJET is discussed. In this model, high-mass diffraction dissociation exhibits properties similar to hadron production in non-diffractive hadronic collisions at high energies. Hard diffraction is described using leading-order QCD matrix elements together with a parton distribution function for the pomeron and pomeron-flux factorization. Since this factorization is imposed on Born graph level only, unitarity corrections lead to a non-factorizing flux function. Rapidity gaps between jets are obtained by soft color reconnection. It was previously shown that this model is able to describe data on diffractive hadron production from the CERN-SPS collider and from the HERA lepton-proton collider. In this work we focus on the model predictions for rapidity gap events in p-p collisions at \sqrt{s} = 1800 GeV and compare to TEVATRON data.

研究の動機と目的

• PHOJETにおける統一されたモンテカルロフレームワークの開発を目的とし、$p$–$p$衝突におけるソフトおよびハード分散プロセスをモデル化すること。
• ソフト色再接続（SCR）が、TEVATRONにおける観測された大スパンのラピディティギャップ事象を説明できるかを調査すること。
• 先行位階QCD行列要素とパートン分布関数を用いたポメロンに基づくフレームワークにおいて、ハード分散の整合性を検証すること。
• 非分散$p$–$p$衝突に類似した、複数のソフトおよびハード相互作用が分散プロセスに果たす役割を評価すること。
• モデル予測を、特に$R_{\rm JgJ}$に関して、TEVATRONデータのジェットペア相関およびラピディティギャップ率と比較すること。

提案手法

• PHOJETイベントジェネレータは、強化されたポメロングラフ（三重、ループ、二重ポメロン）を用いたデュアルパートンモデルを実装しており、正規化されたポメロン截面係数$\alpha_{\tilde{I\!P}} = 1.08$を用いる。
• ハード相互作用は、横運動量カットオフ$ p_\perp^{\rm cutoff} \approx 3$ GeV/$c$を用いて、ソフトおよびハードプロセスを分離する先行位階QCD行列要素でモデル化される。
• ポメロンフラックスはボーンレベルで因子化されるが、ユニタリティ補正により非因子化フラックス関数が得られ、エネルギー依存の正規化を反映する。
• ソフト色再接続（SCR）はジェットに適用され、$\gamma$–$p$および$p$–$p$衝突における色スリム状態交換を模倣して大スパンのラピディティギャップを生成する。
• モデルは、プロジェクタイル・ターゲットおよびポメロン・ポメロン系の両方における複数のパートン的相互作用を含み、分散$I\!P$–$p$、$I\!P$–$\gamma$、および$I\!P$–$I\!P$散乱を含むフレームワークを拡張する。
• モンテカルロシミュレーションは、$\sqrt{s} = 1800$ GeVで実施され、CDFおよびD0データの$\phi^{{\rm jet}1}-\phi^{{\rm jet}2}$、$E_\perp^{\rm jet}$、および$R_{\rm JgJ}$と比較される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ソフト色再接続（SCR）は、TEVATRONにおける$p$–$p$衝突における大スパンのラピディティギャップを生成する有効なメカニズムであるか？
• RQ2 ポメロン構造関数と先行位階QCD行列要素を用いて、ハード分散を一貫して記述できるか？
• RQ3 非分散衝突に類似した、分散$p$–$p$プロセスにおける複数のソフトおよびハード相互作用の役割は何か？
• RQ4 モデルはポメロンにスーパー・ハード成分を予測するか？そして、ジェット横運動量分布を介してその成分を探索可能か？
• RQ5 なぜ$p$–$p$衝突における観測された$R_{\rm JgJ}$比は、単純なSCRモデルの予測よりも小さいのか？

主な発見

• SCRを含むPHOJETモデルは、JgJ事象における$\phi^{{\rm jet}1}-\phi^{{\rm jet}2}$の角度相関を、CDFデータと良好に一致させている。
• JgJおよびJJ事象の$E_\perp^{\rm jet}$分布は、モンテカルロ統計の範囲内で区別できないため、ジェットエネルギースペクトルに顕著な差がないことを示している。
• モデルは、$R_{\rm JgJ}$比の$E_\perp^{\rm jet}$依存性が平坦であると予測しており、予備のD0データおよび最近のCDF結果と一致している。
• $\sqrt{s} = 630$ GeVにおける$R_{\rm JgJ}$比は、$\sqrt{s} = 1.8$ TeVのときの2.6倍に予測され、D0データと一致している。
• JgJ事象ではクォーク–クォーク散乱が支配的であるが、グルーオン–クォークおよびグルーオン–グルーオン寄与も無視できない。SCRはギャップなしのクォーク–クォーク事象の1%未満に寄与しており、ギャップ生存確率が低いことが示唆されている。
• モデルは、JgJ事象では平均してJJ事象よりもジェットの数が少ない（1対または2対）ことを示しており、下位イベント活動が低減していることと一致している。