[論文レビュー] Soft diffraction dissociation

A. Donnachie, P. V. Landshoff|ArXiv.org|May 22, 2003

Spectroscopy and Quantum Chemical Studies参考文献 2被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、標準的なレッジ理論（ポメロンおよびレッジオンの交換を含む）が、非標準的な修正を要せず、ソフトな微分散散乱データを適切に記述できることを示している。三重ループレジオン図を用いて微分断面積をフィットし、全微分断面積が $ s^{0.1425} $ のように増加することを示しており、LHCエネルギーレベルまで最小限のシャドウイング効果と整合的である。

ABSTRACT

We refute past suggestions that the data on soft diffraction dissociation demand modifications to conventional Regge theory.

研究の動機と目的

• ソフトな微分散散乱データが標準的レッジ理論からの逸脱を要するかどうかの論争を解決すること。
• 三重ループレジオン図を用いて $pp \to pX$ の微分断面積を一貫して記述すること。
• $t=0$ への微分断面積の外挿の妥当性を評価し、全断面積推定値に与える影響を検討すること。
• 非主要レッジ交換の役割と低 $M$ における単純交換モデルの破綻を評価すること。
• 加速器における光度独立全断面積測定の不確実性が、モデル依存の外挿に起因するという点を明確にすること。

提案手法

• 三重ループレジオン図を用い、$I\!\!P$ および $RR$ 頂点を用いてソフト微分散散乱の $d^2\sigma/dt\,d\xi$ をモデル化する。
• フラックス因子 $D(t,\xi) \propto \xi^{1-2\alpha_{I\!\!P}(t)}$ を適用し、ポメロン軌道 $\alpha_{I\!\!P}(t) = 1 + 0.0808 + 0.25t$ を用いる。
• 頂点関数 $V_i(t) = A_i (t/(t + \mu_i^2))^{\lambda_i}$ を用いて12パラメータでデータをフィットし、$I\!\!PI\!\!P$、$I\!\!PI\!\!PR$、$RR I\!\!P$、$RRR$ を含む。
• $s=741$ GeV および SPS データからの制約を課し、物理的でない低エネルギー外挿を避けるために $M^2 < 9$ GeV$^2$ を除外する。
• 指数関数的フィットと頂点パラメータ化を用いて $t=0$ への外挿を実施し、全微分断面積の不確実性を評価する。
• ISR および SPS のデータと比較し、LHC エネルギーへの予測を定性的な信頼性をもって行う。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CERN ISR および SPS からのソフト微分散散乱データは、標準的レッジ理論を越えた修正を要するか？
• RQ2 観測された $d^2\sigma/dt\,d\xi$ のエネルギー依存性は、非標準的特徴を導入せず、標準的ポメロンおよびレッジオン交換で説明可能か？
• RQ3 異なる三重ループレジオンチャネル（例：$I\!\!PI\!\!P/I\!\!P$、$RRR$）が、異なるエネルギーにおける全微分断面積にどの程度寄与するか？
• RQ4 $t=0$ への微分断面積の外挿はどの程度信頼できるか？ また、全断面積推定値に与える影響は？
• RQ5 シャドウイング効果や非主要交換が、単純な $s^{2\epsilon_{I\!\!P}}$ の増加を破綻させる程度は？

主な発見

• ソフト微分散散乱のデータは、非標準的修正を要せず、標準的レッジ理論でよく記述できる。
• 全微分断面積は $\sigma^{\text{DIFF}}(s; M_{\text{MIN}}^2 = 1.4 \text{ GeV}^2) = 1.9\, s^{0.1425}$ mb-GeV と増加し、$s^{2\epsilon_{I\!\!P}}$ の挙動と整合的である。
• Tevatron エネルギーでは $I\!\!PI\!\!P/I\!\!P$ チャネルが全微分断面積の70％未満を占めるが、LHC エネルギーでは約80％にまで増加する。
• $t=0$ への外挿は極めて不確実である。全断面積の上限推定値は指数関数的フィット $e^{bt}$ を仮定し、$\sqrt{s} = 14$ TeV で29 mb を得る。
• モデルは $\sqrt{s} = 14$ TeV で $\sigma^{\text{TOTAL}} = 101.5$ mb を予測しており、このエネルギーで顕著なシャドウイング効果の必要性はないことを示唆している。
• フィット結果から、低 $t$ における $t$-依存性を再現するには非主要交換（例：$RRR$）が不可欠であることが明らかになった。