[論文レビュー] Status of CCFM - unintegrated gluon densities

M. Hansson, H. Jung|ArXiv.org|Sep 1, 2003

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 23

ひとこと要約

本論文は、HERA $F_2(x,Q^2)$ データに対するCCFM進化型非統合的グルーオン密度の新たなフィットを提示し、実験的測定値との整合性を向上させた。ソフトグルーオン領域の取り扱いの精緻化と、分裂関数における強い結合定数 $\alpha_s$ の異なるスケールのテストにより、著者らは $\chi^2/ndf$ を著しく低減（1.18 まで）した3つの新しいセット（J2003 セット1–3）を導入し、プロトンおよび光子における小 $x$ 動力学の記述を向上させるために、一貫性のある $k_\perp$-順序付けと改善された非サダコフ形式因数の導入が有効であることを示した。

ABSTRACT

New fits of the unintegrated gluon density obtained from CCFM evolution to HERA $F_2(x,Q^2)$ data are presented. Also predictions of the unintegrated gluon density of the real photon are presented.

研究の動機と目的

• CCFM 進化フレームワークにおけるソフトグルーオン放射の取り扱いの精緻化により、小 $x$ 深い非弾性散乱データの記述を改善すること。
• CCFM 分裂関数の $1/z$ 項および $1/(1-z)$ 項における $\alpha_s$ のスケールの違いが、得られる非統合的グルーオン密度に与える影響を検証すること。
• プロトンおよび実光子の非統合的グルーオン密度の更新版で、より正確なセットを提供し、HERA および LEP データと照合すること。
• 非摂動的領域（$k_\perp < k_\perp^{\text{cut}}$）がグルーオン密度の小 $x$ 行動に与える影響を評価すること。

提案手法

• ソフトグルーオン放射を扱うために、修正された非サダコフ形式因数を用いたモンテカルロ法による CCFM 進化方程式の数値的解法。
• $k_\perp^{\text{cut}} = Q_0$ として、$k_\perp$-順序付けされた進化を組み込む。ここで $Q_0$ は実放射の共線的カットである。
• 非サダコフ形式因数の再定式化を、$q^2$-依存性を持つ $\alpha_s$ を用い、$q_{\text{cut}} = 0.9$ GeV で下限を設定することで、$q^2 < \Lambda_{\text{QCD}}$ を回避する。
• CCFM モデルの入力パラメータを、$x < 5 \cdot 10^{-3}$ および $Q^2 > 4.5$ GeV$^2$ の範囲における HERA $F_2(x,Q^2)$ データにフィットする。
• 光子の非統合的グルーオン密度の $Q_0$ での入力として GRV セットを用い、正規化はデータによって固定する。
• LEP による $\gamma\gamma$ 衝突における重いクォーク生成測定と比較することで、$k_\perp$-因子化による光子グルーオン密度の妥当性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 分裂関数の $1/z$ 項における $\alpha_s$ のスケールを $k_\perp$ から $q_\perp$ に再定義することは、小 $x$ における非統合的グルーオン密度にどのような影響を及えるか？
• RQ2 $k_\perp^{\text{cut}} = Q_0$ を 0.25 GeV の固定値に置き換えることのフィット品質および小 $x$ 行動への影響は何か？
• RQ3 新しい CCFM セットは、以前の JS セットと比較して、どのように HERA $F_2(x,Q^2)$ データを記述しているか？
• RQ4 ソフト領域の取り扱いの改善が、$\gamma\gamma$ 衝突における重いクォーク生成予測にどの程度の影響を及えるか？

主な発見

• 非サダコフ形式因数に $q^2$-依存性を持つ $\alpha_s$ スケールを用いた J2003 セット 2 は、$\chi^2/ndf = 1.18$ という最良のフィット品質を達成し、以前の JS セット（$\chi^2/ndf = 4.8$）と比べて顕著な改善を示した。
• スケールを $k_\perp$ から $q_\perp$ に変更しても、定量的差異はわずかであり、現在の精度では $k_\perp$-スケールが十分であることが示された。
• $k_\perp^{\text{cut}} = Q_0$ とすることで、ソフト領域の取り扱いがより一貫性を持ち、小 $x$ データの記述が向上した。
• J2003 セット 2 を用いた実光子の CCFM 基盤非統合的グルーオン密度は、$\gamma\gamma$ 衝突における charm 生成を合理的に記述しているが、bottom 生成はやや低く予測されている。
• $k_\perp$-因子化による重いクォーク生成予測は、NLO 共線的結果とわずかに大きいにとどまり、両フレームワーク間の良好な一致を示している。
• 新しいセットは特に小 $k_\perp$ 領域で JS セットとの比において明確な差を示しており、小 $x$ 行動がソフトグルーオンの取り扱いに敏感であることが確認された。