[論文レビュー] Shadowing corrections to the evolution of singlet structure function

Mayuri Devee|arXiv (Cornell University)|Aug 2, 2018

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、グルーオンシャドウイングを再結合効果を通じて組み込んだ、非線形GLR-MQ方程式に対する半解析的解を、レッジ型のアンザッツを用いて提示する。非線形補正により、$x$ が小さい領域における $F_2^S$ の急激な上昇が抑制され、$R=2$ GeV$^{-1}$ において顕著な抑制が観察される。これは、高密度QCD領域におけるユニタリティの回復にグルーオン再結合が主要因であることを確認する。

ABSTRACT

We report a semi-analytical approach for the solution of the nonlinear Gribov-Levin-Ryskin-Mueller-Qiu (GLR-MQ) evolution equation for sea quark distribution and investigate the effect of gluon shadowing on the small-x and moderate-Q^2 behaviour of singlet structure function, F_2^S(x,Q^2). The predicted values of singlet structure functions with shadowing corrections are comparable with different experimental data as well as parametrizations. It is very fascinating to observe signatures of gluon recombination in our predictions. We note that, with decreasing x the the rapid growth of singlet structure function is eventually tamed by the shadowing or nonlinear term appeared in the QCD evolution due to gluon recombination. This taming behaviour of shadowing singlet structure function towards small-x become significant at the hot spots, at R=2 GeV^{-1}. Further the computed values of the ratio of {F_2^S(x,Q^2)} with shadowing to that without shadowing clearly indicate that towards smaller values of x and Q^2 the nonlinear effects play an increasingly important role.

研究の動機と目的

• グルーオンシャドウイングおよび再結合が、単一状態構造関数 $ F_2^S(x,Q^2) $ の小$ x $および中程度の $ Q^2 $ 行動に与える影響を調査すること。
• GLR-MQ方程式を用いて、グルーオン分布からの半解析的レッジ型アプローチを海クォーク分布へと拡張すること。
• 実験データおよびパラメトリゼーションとの比較を通じて、非線形GLR-MQ進化の現象論的妥当性を評価すること。
• 非線形補正が小$ x $におけるDGLAP駆動の $ F_2^S $ 上昇をどの程度抑制するかを定量化すること。
• グルーオンの空間的分布を表すパrameter $ R $ に起因するシャドウイング効果の依存性を検討すること。

提案手法

• グルーオン分布にレッジ型アンザッツを用い、一次のトレース近似においてGLR-MQ方程式の半解析的解を導出する。
• ファン図を用いてモデル化されたグルーオン再結合 ($gg \to g$) および $q\bar{q}$ 再結合 ($gg \to q\bar{q}$) による非線形補正を組み込む。
• シャドウイング補正を含むGLR-MQ方程式を用いて、進化した海クォーク分布から単一状態構造関数 $ F_2^S(x,Q^2) $ を計算する。
• 再結合強度を表すパrameter $ K(x) $ は、最良の現象論的一致を得るため、$ 0.28 < K < 1.2 $ の範囲で定数 $ K $ として取り扱う。
• 予測結果を $ 0.6 \leq Q^2 \leq 27 $ GeV$^2 $ および $ 10^{-4} \leq x \leq 10^{-1} $ の範囲でNMC、E665データおよびNNPDFパラメトリゼーションと比較する。
• 小$ x $および低$ Q^2 $ における非線形効果の影響の増大を定量化するため、GLR-MQ/DGLAP比を計算する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 グルーオン再結合によるシャドウイング補正は、単一状態構造関数 $ F_2^S(x,Q^2) $ の小$ x $領域における進化にどのように影響するか？
• RQ2 非線形GLR-MQ進化は、小$ x $におけるDGLAP駆動の $ F_2^S $ 上昇をどの程度抑制するか？
• RQ3 グルーオンの空間的分布を表すパrameter $ R $ は、シャドウイング補正の強度にどのように影響するか？
• RQ4 低$ x $および低$ Q^2 $ におけるGLR-MQとDGLAP予測の $ F_2^S $ 比に及ぼす非線形効果の定量的影響は何か？
• RQ5 シャドウイングを含むGLR-MQ予測は、小領域の運動量領域において実験データおよびパラメトリゼーションとどの程度一致するか？

主な発見

• シャドウイング補正を含むGLR-MQ解は、$ 10^{-4} < x < 10^{-1} $ および $ 0.6 \leq Q^2 \leq 27 $ GeV$^2 $ の運動量領域において、NMC、E665、NNPDFデータと整合性を持つ $ F_2^S(x,Q^2) $ 値を生成する。
• 再結合パラメータ $ K $ の最良適合値は $ 0.28 < K < 1.2 $ の範囲にあり、データセットに応じてより厳密な制約が得られる：NMCでは $ 0.52 < K < 0.9 $、E665では $ 0.28 < K < 0.86 $、NNPDFでは $ 0.72 < K < 1.2 $ となる。
• GLR-MQ/DGLAP比は $ x $ が小さくなるに従い減少し、小$ x $ における非線形効果の優位性が増大することを示している。
• 比は $ Q^2 $ が小さくなるに従い減少するため、低$ Q^2 $ における非線形抑制が強いことが示されている。
• グルーオンが集中しているホットスポット $ R = 2 $ GeV$^{-1} $ において、グルーオンが広がっている $ R = 5 $ GeV$^{-1} $ よりもシャドウイング効果が顕著に現れる。
• グルーオン再結合による小$ x $における $ F_2^S $ 上昇の抑制は、グルーオン飽和およびユニタリティ回復の兆候を明確に示している。