[論文レビュー] Strange and non-strange distributions from the collider data

S. Alekhin, Johannes Bluemlein+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2018

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 7被引用数 2

ひとこと要約

この論文は、最近のPDFフィットで提起された2つの論争を引き起こしている主張——大きな奇妙な海の増幅とx→1における非ゼロのd/u比——を検証する。修正されたABMP16フィットを用いて、これらの特徴がデータに起因するのではなく、不柔軟なPDFパラメータ化と不完全な理論的補正に起因することを示している。研究は、ABMP16 PDFが安定で、良好に制約されており、適切な高次のQCD補正と柔軟な形状を適用すれば、両方の異常は消えると結論づけている。

ABSTRACT

We check the stability of the ABMP16 fit with respect to modifications of quark PDFs suggested in the recent literature: the strange sea enhancement and a positive non-vanishing $d/u$ ratio at $x o 1$. These possibilities are examined using test versions of the ABMP16 PDF fit which demonstrate no need of those changes. Furthermore, we localize peculiar features in other analyses which are responsible for a different behaviour of the PDFs obtained. The strange sea enhancement can be explained by a choice of the PDF shapes being not flexible enough and therefore leading to an over-suppressed $d$-quark distribution. This suppression has to be compensated by a corresponding rise by the $s$-quark distribution. As a result, an unusually large strange sea suppression factor is obtained. The non-vanishing value of $d/u\vert _{x=1}$ becomes consistent with zero in case the higher-order QCD corrections to the D{\O} $W$-asymmetry data, which drive its value, are taken into account. Furthermore, the related $e$-asymmetry sample prefers a slightly negative value of $d/u\vert _{x=1}$, although it is consistent with zero. These clarifications support confidence in the PDF shapes used in the ABMP16 analyses.

研究の動機と目的

• ATLASベースのフィットで報告された大きな奇妙な海の増幅が、ABMP16グローバルPDFフィットの安定性に与える影響を検証すること。
• CJ15および関連するフィットで報告されたx→1における非ゼロのd/u比の起源を調査すること。
• 他のPDFセットで観測された異常が、実験的データに起因するのか、それともモデル化の選択に起因するのかを特定すること。
• 高次のQCD補正とPDFパラメータ化の柔軟性が抽出されたPDF形状に与える影響を評価すること。
• 特定のデータと理論的仮定の影響を分離することで、ABMP16 PDFセットの頑健性を検証すること。

提案手法

• コライダーDrell-Yan（DY）データを除外し、HERAの包括的DISおよび重水素標的に基づくデータのみを含むABMP16グローバルフィットのテストバージョンを実行する。
• ATLAS解析から得られたepWZ16 PDF形状を用いて、パラメータ化の柔軟性が奇妙な海の挙動に与える影響をテストする。
• 重水素の構造関数における核効果を説明するためにKulagin-Pettiモデルを適用する。
• CJ15の解析フレームワークを再現するため、NLO ABMP16フィットを用い、DYデータの代わりにDØ Wボソンおよびe非対称性データを組み込む。
• DØ W非対称性データに対するNLO QCD補正を有する・なしで結果を比較し、その補正が大xにおけるd/u比に与える影響を分離する。
• DØ e非対称性データを含む代替のデータ選択をテストし、モデリングおよびデータ処理への感受性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ATLASベースのフィットで報告された奇妙な海の増幅は、実験的データに起因するのか、それともPDFパラメータ化に起因するのか？
• RQ2 CJ15ではx→1におけるd/u比が非ゼロに現れるが、これは高次のQCD補正を含めても安定しているのか？
• RQ3 異なるPDFパラメータ化形式が、奇妙な海およびクォークイソスピン非対称性の抽出に与える影響は何か？
• RQ4 LHCおよびTevatronのDrell-Yanデータは、小xおよび大xにおけるクォーク分布を制約するために果たす役割は何か？
• RQ5 DØ W非対称性およびe非対称性データは互いに整合性があるのか？どちらがd/uにより信頼できる制約を与えるのか？

主な発見

• ATLASベースのフィットで観測された奇妙な海の増幅は、主に不柔軟なepWZ16 PDFパラメータ化に起因しており、これによりdクォーク分布が過剰に抑制されている。
• この過剰な抑制は、奇妙な海の抑制因子が物理的に不自然に大きくならないように補正するためのものであり、結果としてsクォーク分布が上昇する。
• より柔軟なABMP16 PDF形状を用いることで、コライダーDYデータがなくても奇妙な海分布はノーマルABMP16フィットと整合的になる。
• DØ W非対称性データに対するNLO QCD補正を含めると、CJ15で報告されたx→1における非ゼロのd/u比は支持されず、(d/u)|x=1は0.04 ± 0.03に減少する。
• 直接測定され、モデル依存性が低いDØ e非対称性データは、x→1におけるd/u比をわずかに負に推奨し、(d/u)|x=1 = −0.12 ± 0.09となり、ゼロと整合的である。
• ABMP16 PDFセットは安定で、良好に制約されており、議論の多い増幅や非ゼロのd/u値を採用する必要がない。