[論文レビュー] Recombination within multi-chain contributions in pp scattering

J. Bartels, M. G. Ryskin|arXiv (Cornell University)|May 9, 2011

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 8被引用数 7

ひとこと要約

本稿は、高エネルギー陽子-陽子散乱における複数のグルーオンラダー間の再結合効果を調査し、非相互作用的チェーン間の再結合頂点を通じた相互作用が、最終状態における非自明な相関を生じることを示している。二重対数近似において、このような再結合は摂動的領域での寄与を強化し、特に再結合がハード過程頂点付近で起こる場合に顕著になる。この現象は、ラッジ効果や半ハードな弾性的状態の説明に寄与する可能性がある。

ABSTRACT

We investigate the evolution of multiple parton chains in proton-proton scattering and show that interactions between different chains may become quite important.

研究の動機と目的

• 非相互作用的ラダーアプローチを越えて、高エネルギーpp散乱における複数のパートンチェーン間の相互作用の役割を調査すること。
• 異なるチェーン間のtチャネルグルーオンの再結合が、最終状態粒子分布における顕著な相関を生成するかどうかを評価すること。
• このような再結合効果が、どのようにして主要対数近似にとどまり、観測可能な現象に寄与するかを特定すること。
• チェーン同士の再結合が弾性的最終状態に与える影響、およびマルチパートン相互作用におけるイケノールモデルの破綻について探求すること。
• これらの効果が、LHCデータで観測されたラッジ効果を説明する上で、どのような関連性を有するかを評価すること。

提案手法

• 二重対数近似（DLA）を用いてグルーオンラダーダイアグラムを分析し、横運動量およびラピディティにおける対数項に注目する。
• BFKL核および非フォワード分裂関数を用いて、tチャネルグルーオン状態の進化をモデル化し、特に小-xダイナミクスに注目する。
• tチャネルグルーオンのペアリングを交換する再結合頂点（例：(14)(23) から (13)(24) へ）を導入し、チェーン間の相互作用をモデル化する。
• ループ運動量およびラピディティ変数の積分を解析し、再結合が支配的になる領域（ハード過程頂点付近またはプロトン付近）を同定する。
• 二つの異なる設定を検討する：再結合がハード行列要素付近（摂動的領域）で起こる場合、および再結合がプロトン付近で起こる場合（DGLAPに類似した進化）。
• 特にn ≥ 5チェーンの場合に顕著になる、色因子および組み合わせ的増幅効果の影響を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 二つの非相互作用的パートンチェーン間の再結合が、二重対数近似において高エネルギーpp散乱で顕著な補正を生じるか？
• RQ2 再結合が独立したラダーエボリューションを上回るような運動量的条件（ラピディティおよび横運動量）は何か？
• RQ3 再結合効果が、LHCで観測されたラッジ効果に見られる長距離ラピディティ相関に、どの程度寄与するか？
• RQ4 再結合過程がマルチパートン散乱における半ハードな弾的最終状態の可能性にどのように影響を与えるか？
• RQ5 再結合効果がイケノールモデルによるマルチパートン相互作用の記述を無効にし、AGKカットルールにどのような影響を及えるか？

主な発見

• ハード過程に近い二つの頂点によって媒介される二つのチェーン間の再結合は、n ≥ 5チェーンの場合に1を超える非自明な寄与をもたらし、顕著な強化を示している。
• ラピディティに関する積分の主要寄与は、中心部ではなくハード行列要素付近（図6b）に集中している。これは鞍点が存在しないためである。
• 再結合効果は、横運動量が大きく、1/xおよびp²の対数がバランスの取れた摂動的領域で最も顕著である。
• LHCでは多チェーン再結合の確率が無視できないほど高く、平均チェーン数⟨n⟩ ≈ 5であり、観測可能な相関が生じる。
• 再結合は、Q₀²より大きくかつジェットスケールに近すぎない運動量スケールq²における半ハードな弾的最終状態を可能にする。これはHERAデータと整合的である。
• これらの再結合効果はイケノールモデルを破壊する。非加法的かつ非局所的な相関を導入し、単純な多重散乱仮定では記述できない。