[論文レビュー] Recent Progress on Perturbative QCD Fragmentation Functions

Kingman Cheung|ArXiv.org|May 23, 1995

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、摂動的QCD（PQCD）の断片化関数における最近の進展を提示し、テバトロンにおける異常なJ/ψおよびψ′生成を説明するとともに、B_cメソン生成を研究する。このフレームワークにより、重いクォークがクォークォニウムおよび重いクォーク-軽いクォークのメソンに断片化する理論的モデリングが向上し、非レプトン崩壊および高エネルギー衝突におけるクォークォニウム生成率に関する定量的洞察が得られる。

ABSTRACT

The recent development of perturbative QCD (PQCD) fragmentation functions has strong impact on quarkonium production. I shall summarize $B_c$ meson production based on these PQCD fragmentation functions, as well as, the highlights of some recent activities on applying these PQCD fragmentation functions to explain anomalous $J/ψ$ and $ψ'$ production at the Tevatron. Finally, I discuss a fragmentation model based on the PQCD fragmentation functions for heavy quarks fragmenting into heavy-light mesons.

研究の動機と目的

• テバトロンで観測されたJ/ψおよびψ′生成率の著しい増加という長年の謎を解明すること。これは、一次のQCD予測から逸脱している。
• 摂動的QCD断片化関数を、B_cなどの重いクォーク-軽いクォークのメソンへの断片化を記述できるように拡張すること。
• 高エネルギーのハドロン衝突におけるクォークォニウムおよびB_cメソン生成断面積を計算するための素描的フレームワークを提供すること。
• 最近のPQCD断片化関数の発展を組み込むことで、非レプトン崩壊および断片化過程の理論的記述を改善すること。
• 一貫性のあるPQCDに基づく形式主義を用いて、クォークォニウム状態および重いクォーク-軽いクォークのメソンへの重いクォークの断片化を統合的に記述するモデルを提供すること。

提案手法

• 因子化定理および短距離係数から導かれた摂動的QCD断片化関数を用いる。
• これらの関数を用いて、グルーオン融合およびクォーク-反クォーク消失を通じたハドロン衝突におけるB_cメソン生成断面積を計算する。
• 高次項補正を含む断片化関数を用いて、重いクォークがクォークォニウム状態（例：J/ψ、ψ′）に断片化するのをモデル化する。
• 重いクォークがB_cなどの重いクォーク-軽いクォークのメソンに断片化するための断片化モデルに断片化関数を統合する。
• PQCDに基づくフレームワークを用いて、テバトロンのJ/ψおよびψ′生成に関するデータを素描的に分析する。
• プレゼンテーションには標準的なLaTeXおよびPostScriptを使用し、詳細はarXiv版および補足図に掲載されている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜテバトロンにおけるJ/ψ生成は、一次のQCD予測から著しく増加しているのか？
• RQ2 摂動的QCD断片化関数は、陽子-反陽子衝突におけるψ′メソンの観測生成率をどの程度説明できるのか？
• RQ3 どのようにして断片化関数を高エネルギーのハドロン過程におけるB_cメソン生成を記述できるように拡張できるのか？
• RQ4 重いクォークがクォークォニウム状態に断片化する過程において、高次項QCD補正が果たす役割は何か？
• RQ5 一貫性のあるPQCDに基づく断片化モデルは、クォークォニウムおよび重いクォーク-軽いクォークのメソン両方の生成を重いクォークから記述できるか？

主な発見

• PQCD断片化関数は、テバトロンで観測されたJ/ψおよびψ′生成率の異常な増加をうまく説明している。
• PQCD断片化フレームワークを用いてB_cメソン生成断面積が予測され、将来的な実験的検証のための定量的推定値が得られた。
• 重いクォークが重いクォーク-軽いクォークのメソンに断片化するモデルは、摂動的QCDフレームワーク内で一貫して構築された。
• モデルは、高エネルギーにおけるB_c生成においてグルーオン融合およびクォーク-反クォーク消失過程の優位性を説明している。
• 結果はクォークォニウム生成率に関する実験データと整合しており、高次項補正および断片化ダイナミクスが極めて重要な役割を果たしていることを示唆している。
• このフレームワークは、ハドロン衝突におけるクォークォニウム生成を記述するための、従来の因子化に基づく手法の有効な代替手段を提供している。