[論文レビュー] Strange sea asymmetry from global QCD fits

B. Portheault|ArXiv.org|Jun 21, 2004

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用数 6

ひとこと要約

本稿では、深く入り込み散乱（DIS）データに対するNLO QCDのグローバルなフィットを、新しいCCFRおよびCDHSWニュートリノ/アンチニュートリノ測定を含めて実施し、奇妙な海クォークの非対称性 $s - \bar{s}$ を決定する。分析の結果、非対称性の一次モーメントは非常に小さく、$\int x(s - \bar{s})\,dx = (1.8 \pm 3.8) \times 10^{-4}$ となった。これは、中性子過剰補正と組み合わせた場合、NuTeVによる $\sin^2\theta_W$ 測定値と標準模型予測との乖離を著しく小さくする。

ABSTRACT

We present a preliminary account of a new global QCD analysis of DIS data, including recent $ν, \bar ν$ DIS measurements. The model-independent cross section reanalysis by CCFR allows a new determination of the strange sea asymmetry, whose first moment is found to be small. The impact on the NuTeV measurement of $\sin^2 θ_W$ is discussed.

研究の動機と目的

• 深く入り込み散乱（DIS）データのグローバルNLO QCD解析を用いて、奇妙な海クォーク分布非対称性 $s - \bar{s}$ を決定すること。
• 奇妙な海非対称性がNuTeVによる $\sin^2\theta_W$ 測定に与える影響を評価すること。
• モデルに依存しないCCFRニュートリノ断面積データとCDHSW測定を用いて、$s - \bar{s}$ の制約を強化すること。
• 特にフラックス正規化と $y$-形状の乖離といった実験的系誤差が $s - \bar{s}$ の決定に与える影響を評価すること。
• $\delta R^{-}$ の補正とその $\sin^2\theta_W$ 抽出への影響を定量化すること。

提案手法

• BCDMS、NMC、HERA、E866、E605、E772、CCFR、CDHSWの包括的DISおよびDrell-Yan断面積に対して、グローバルNLO QCDフィットを実施。
• 固定フレーバー体系において、$g$、$u_v$、$d_v$、$\bar{u}+\bar{d}$、$\bar{d}-\bar{u}$、$s$、$\bar{s}$ のパートン分布をパラメータ化し、進化させる。
• 奇妙な海非対称性 $s - \bar{s}$ は対称に制約されず、ゼロのネットストレンジネスを保つための条件 $\int_0^1 (s - \bar{s})\,dx = 0$ を満たす。
• CCFRのモデルに依存しない $\nu$ および $\bar{\nu}$ DIS断面積がフィットに含まれており、高 $x$ における $s - \bar{s}$ の制約に不可欠である。
• 抽出されたパートン分布を用いて、Paschos-Wolfenstein比への補正 $\delta R^{-}$ を計算し、式 $\delta R^{-} = -\left(\delta N \cdot \frac{\int x(u_v - d_v)\,dx}{\int x(u_v + d_v)\,dx} + \frac{\int x(s - \bar{s})\,dx}{\int x(u_v + d_v)\,dx}\right) \cdot \left[1 - \frac{7}{3}\sin^2\theta_W + \cdots\right]$ を用いる。
• CCFRの $-5.2\sigma$ フラックス正規化シフトや、低 $x$ におけるCDHSWの $y$-形状の乖離といった、系誤差をグローバルフィットに組み込む。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CCFRの新しい測定を含むグローバルDISデータによって制約される奇妙な海クォーク非対称性 $s - \bar{s}$ の大きさと形状は何か？
• RQ2 奇妙な海非対称性は、NuTeV実験による $\sin^2\theta_W$ 抽出にどのように影響を与えるか？
• RQ3 NuTeVによる $\sin^2\theta_W$ 測定で観測された $3.1\sigma$ の乖離は、$s - \bar{s}$ と中性子過剰補正によってどの程度説明可能か？
• RQ4 CCFRとCDHSWのニュートリノデータセットは、特に高 $x$ において $s - \bar{s}$ をどの程度制約できるか？
• RQ5 フラックス正規化や $y$-形状の乖離といった実験的系誤差が、$s - \bar{s}$ の決定に与える影響は何か？

主な発見

• 奇妙な海非対称性の一次モーメントは $\int x(s - \bar{s})\,dx = (1.8 \pm 3.8) \times 10^{-4}$ と求められ、わずかだが非ゼロの非対称性を示している。
• CCFRデータを除くと、非対称性は $\int x(s - \bar{s})\,dx = (1.8 \pm 0.5) \times 10^{-3}$ に増加し、CCFRが非対称性の制約に強く寄与していることが明らかになった。
• 全データを用いた場合、Paschos-Wolfenstein比への補正 $\delta R^{-}$ は $-0.0107 \pm 0.0005$ となり、CCFRデータを除いた場合は $-0.0135 \pm 0.0008$ となった。
• 全データセットを用いることで、補正済みの $\sin^2\theta_W$ は $0.2249 \pm 0.0017$ となり、標準模型の値との乖離が $1.35\sigma$ にまで減少した。
• $\sin^2\theta_W$ 抽出におけるパートン分布の不確実性は、NuTeVが報告した誤差 $0.00005$ から後日修正された $0.0003$ よりも約1桁大きいことが判明した。
• NuTeV結果と標準模型との乖離は、$s - \bar{s}$ と中性子過剰補正の組み合わせによって部分的に説明可能であり、実験的カットやクロストーク効果の補正もさらに必要である。