[論文レビュー] Screening corrections in DIS at low Q^2 and x

E. Gotsman, Evandro Maia Ferreira+3 more|arXiv (Cornell University)|Jul 25, 2000

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 6

ひとこと要約

本稿では、深く入り込んだ散乱（DIS）およびJ/Ψ生成データが低Q²およびxで記述されるために、グルーオンおよびクォーク系におけるスクリーニング補正（SC）—複数散乱、非対角（ずらされた）グルーオン分布、 charm クォークのフェルミ運動を含むもの—が不可欠であると提唱する。J/Ψ光生成から得られる一意のパラメータ R² = 8.5 GeV⁻² を用いて、スクリーニングされたNLO GRV98部分子分布関数が、F₂の対数的勾配およびJ/Ψ光生成/DISデータの両方を非常に良好にフィットする。これは、小xおよび低Q²領域における飽和効果の強い証拠を示している。

ABSTRACT

In this investigation we present a detailed study of $\partial F_2/\partial \ln Q^2$ which is supported by a coupled analysis of $J/Ψ$ photo and DIS production. Both channels are directly proportional to $xG(x,Q^2)$, and as such serve as excellent discriminators between different approaches and models. We then show that taking GRV98NLO as input and correcting it for SC, we can reproduce the recent HERA data well. The calculation depends on one parameter $R^2=8.5GeV^{-2}$ which is directly determined from the $J/Ψ$ photoproduction forward differential slope. With this input we obtain an excellent fit to the $J/Ψ$ photo and DIS production data. Our calculations made in the LLA of pQCD take into account the corrections implied by the real part of the production amplitude, off diagonal (skewed) gluon distributions and the Fermi motion of the charm quarks within the bound Charmonium system.

研究の動機と目的

• 低Q²および小xにおけるDGLAP進化からの逸脱を説明するために、スクリーニング補正（SC）が必要かどうかを調査すること。
• 標準的な部分子分布関数（GRV98、MRS99、CTEQ5）が、同時にF₂のQ²対数勾配およびJ/Ψ光生成/DISデータを記述できるかどうかを検証すること。
• SCを組み込んだ一貫性のある統一的モデルが、新たなパラメータ化を必要とせずに実験的データを再現できるかどうかを特定すること。
• 固定されたWにおける ∂F₂/∂lnQ² の振る舞いが、グルーオンの飽和スケールの識別子として使えるかどうかを評価すること。

提案手法

• 本研究では、pQCDの先行対数近似（LLA）を用いて、クォークおよびグルーオン系の両方におけるスクリーニング補正を計算する。
• 生成振幅の実部、ずらされた（非対角）グルーオン分布、およびチャームクォークのフェルミ運動を、チャームニューム波動関数に組み込む。
• スクリーニング補正は、GRV98 NLO部分子分布関数に適用され、J/Ψ光生成の前向き微分断面積から得られる1つの自由パラメータ R² = 8.5 GeV⁻² が決定される。
• クォークのD_qL²、D_qT²およびグルーオンのD_g²の減衰因子を用いて、J/Ψ光生成およびDISの前向き断面積を計算する。
• 全断面積は、pQCD断面積と減衰因子の積として表される：(dσ/dt)₀ = C_R²·C_g²·C_F²·(dσ/dt)₀^pQCD·D_q²·D_g²。
• H1およびZEUSのF₂勾配およびJ/Ψ生成データに対してモデルをテストしたところ、χ²/n.d.f. が1未満に非常に良好に保たれた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 標準的な部分子分布関数（GRV98、MRS99、CTEQ5）は、低Q²および小xにおけるF₂のQ²対数勾配およびJ/Ψ光生成/DISデータを同時に記述できるか？
• RQ2 DGLAP進化が捉えきれない、小xおよび低Q²領域におけるスクリーニング補正の証拠はあるか？
• RQ3 固定されたWにおける ∂F₂/∂lnQ² の振る舞いから、グルーオンの飽和スケールを信頼性高く特定できるか？
• RQ4 実振幅、ずらされたグルーオン分布、およびcharmクォークのフェルミ運動の組み込みが、J/Ψ生成データの記述を改善するか？
• RQ5 観測されたJ/Ψ光生成前向き勾配のエネルギー依存性は、モデルの予測と整合しているか？

主な発見

• R² = 8.5 GeV⁻² を用いたスクリーニングされたNLO GRV98部分子分布関数は、F₂のQ²対数勾配およびJ/Ψ光生成/DISデータの両方を非常に良好にフィットし、χ²/n.d.f. が1未満に保たれた。
• モデルは、固定されたQ²における ∂F₂/∂lnQ² が1/xとともに単調に増加することを示し、飽和を示唆する転換の兆候は一切認められず、一部の先行解釈とは矛盾する。
• パラメータ R² = 8.5 GeV⁻² は、J/Ψ光生成の前向き微分断面積から直接決定され、モデルは勾配BHの弱いエネルギー依存性を予測する。
• 本研究では、MRS99、CTEQ4、CTEQ5といった標準的PDFセットが、スクリーニング補正を含めても、F₂勾配およびJ/Ψ生成データの両方を同時に記述できないことが判明した。
• 実振幅、ずらされたグルーオン分布、およびcharmクォークのフェルミ運動の組み込みが、J/Ψ生成断面積の正確な記述に不可欠であることが判明した。
• 結果は、小xおよび低Q²領域におけるスクリーニング補正の必要性を支持しており、飽和効果を信頼性高く推定するには、複数の観測量を同時に分析する必要があると示唆している。