[論文レビュー] Soft-Gluon Resummation and PDF Theory Uncertainties

George Sterman, Werner Vogelsang|ArXiv.org|Feb 11, 2000

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、量子色力学（QCD）におけるパートン分布関数（PDF）の決定および理論的不確実性に、ソフトグルーオンの再結合効果が与える影響を調査する。閾値再結合がハード散乱断面積のスケール依存性を低減し、特に大きな対数項が支配する高運動量領域において、NLO PDFをグローバルフィットに一貫して使用可能にすることが示されている。主な貢献は、再結合された断面積とNLO PDFを矛盾なく組み合わせられることを示したことである。これは、再結合が主要な高次の補正を捉えている場合に限る。

ABSTRACT

Parton distribution functions are determined by the comparison of finite-order calculations with data. We briefly discuss the interplay of higher order corrections and PDF determinations, and the use of soft-gluon resummation in global fits.

研究の動機と目的

• ソフトグルーオン再結合がパートン分布関数（PDF）の決定における理論的不確実性に与える影響を評価すること。
• グローバルフィットにおいて、閾値再結合されたハード散乱関数とNLO PDFの整合性を検討すること。
• 高次のQCD補正におけるスケールおよび体系依存性の役割を明らかにし、PDFフィッティングに与える影響を評価すること。
• 再結合が、異なる相空間構造を持つプロセス（特にパートオン的閾値近傍）を含むグローバルPDFフィットの整合性をどのように向上させるかを評価すること。

提案手法

• モーメント空間の因子分解を用いて、包括的断面積をパートン分布関数（PDF）と部分的ハード散乱関数の形で表現し、高次補正の体系的解析を可能にする。
• 特にx → 1の閾値極限において、ソフトグルーオン再結合をハード散乱関数に適用し、ln N 形式の大きな対数を再結合する。
• 指数関数的再結合項がPDF発展の主要対数依存性を正確に相殺することを示し、スケール感度をO(1/N)にまで低減することを示す。
• 係数関数、混合次元、因子分解体系との相互作用を分析し、再結合結果がMS̄体系における標準的PDF発展と一貫していることを示す。
• モーメント空間表現を用いて再結合フィットとNLOフィットを比較し、再結合関数A(αs)における未知の三ループ補正による残存スケール依存性を評価する。
• パワーコンテンツ補正を別個の不確実性源として扱い、NLOおよびNNLOモデルと併用する統合フィットにおいて、一般化された因子分解体系の一部として扱う。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ソフトグルーオン再結合は、グローバルPDFフィットにおいてNLO PDFと矛盾なく組み合わせられるか？
• RQ2 閾値再結合は、特に高pTおよび大x領域におけるハドロン断面積のスケール依存性をどの程度低減するか？
• RQ3 高次補正における理論的不確実性は、特に未計算補正がNLOモデルでPDFに吸収される場合に、PDFの決定にどのように影響を与えるか？
• RQ4 再結合断面積における因子分解体系およびスケール依存性の役割は何か？ そして、それらをどのように制御できるか？
• RQ5 パワーコンテンツおよび高次テンション効果はPDFフィットにどのように影響を与え、それらを統一的な理論的枠組みとして扱えるか？

主な発見

• 再結合されたハード散乱関数は、スケール依存性をO(1/N)にまで低減し、大きな対数項が支配する高運動量領域における安定性を顕著に向上させる。
• Drell-Yan断面積における指数関数的再結合項は、PDF発展のln N 依存性を正確に相殺し、標準的MS̄ PDF発展と一貫性を保つ。
• 再結合されたハード散乱関数とNLO PDFを矛盾なく組み合わせられる。再結合が元のNLOフィットで用いられる係数関数に顕著に影響を与えないため、特に中程度のx領域で有効である。
• 再結合断面積における残存スケール依存性はαs³のオーダーであり、三ループ係数関数A(αs)の不確実性に起因する。
• 再結合は、DISや高pTジェット生成といった、閾値近傍で相異なる相空間構造を持つプロセスを含むグローバルフィットにおいて特に有益である。NLOフィットでは未計算の大規模補正により失敗する可能性がある。
• パワーコンテンツ、例えばDISにおけるターム4の高次テンション項は、一般化された体系として扱われ、NLOおよび高次のモデルと併用する統合フィットに含めることで、PDF決定に影響を与える。