[論文レビュー] Studies of the triple pomeron vertex in perturbative QCD and its applications in phenomenology

Krzysztof Kutak|arXiv (Cornell University)|Feb 21, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

本稿は摂動QCDにおける三重ポメロン頂点をねじれ展開を用いて調査し、大Nc極限では反共線的グルーオン配置が支配的であり、有限Ncでは共線的項も寄与することを示した。ハミルトニアンを構築し、バリツキー＝コフチェゴの式を導出し、Kwiecin´ski-Martin-Stastoモデルを用いて高次項補正を適用し、F2 構造関数および微細分岐ヒッグス生成断面積を計算した。その結果、スクリーニング補正はLHCにおけるヒッグス断面積に顕著な影響を与えるが、F2 には与えないことが判明した。

ABSTRACT

We study the properties of the Triple Pomeron Vertex in the perturbative QCD using the twist expansion method. Such analysis allows us to find the momenta configurations preferred by the vertex. When the momentum transfer is zero, the dominant contribution in the limit when Nc goes to infty comes from anticollinear pole. This is in agreement with result obtained without expanding, but by direct averaging of the Triple Pomeron Vertex over angles. Resulting theta functions show that the anticollinear configuration is optimal for the vertex. In the finite Nc case the collinear term also contributes. Using the Triple Pomeron Vertex we construct a pomeron loop and we also consider four gluon propagation between two Triple Pomeron Vertices. We apply the Triple Pomeron Vertex to construct the Hamiltonian from which we derive the Balitsky- Kovchegov equation for an unintegrated gluon density. In order to apply this equation to phenomenology, we apply the Kwiecinski-Martin-Stasto model for higher order corrections to a linear part of the Balitsky-Kovchegov equation. We introduce the definition of the saturation scale which reflects properties of this equation. Finally, we use it for computation of observables, such as the F2 structure function and diffractive Higgs boson production cross section. The impact of screening corrections on F2 is negligible, but those effects turn out to be significant for diffractive Higgs boson production at LHC.

研究の動機と目的

• 摂動QCDにおける三重ポメロン頂点の運動量配置がねじれ展開を用いてどのように支配されるかを理解すること。
• 三重ポメロン頂点を用いて構築したハミルトニアンから、非統合的グルーオン密度に対するバリツキー＝コフチェゴ方程式を導出すること。
• Kwiecin´ski-Martin-Stastoモデルを用いて、B-K方程式の線形部分に高次項補正を組み込むこと。
• B-K方程式の構造を反映する飽和スケールを定義し、観測量に応用すること。
• F2 構造関数および微細分岐ヒッグスボソン生成断面積を計算し、スクリーニング補正の影響を評価すること。

提案手法

• ねじれ展開を用いて三重ポメロン頂点を分析し、反共線的および共線的グルーオン配置からの寄与が支配的であることを特定する。
• 頂点を用いて、非統合的グルーオン密度のバリツキー＝コフチェゴ方程式を生成するハミルトニアンを構築する。
• Kwiecin´ski-Martin-Stastoモデルを用いて、B-K方程式の線形部分に高次項補正を適用する。
• B-K方程式の構造に基づいて、その力学的性質を反映する飽和スケールを定義する。
• 導出された枠組みを用いて、F2 構造関数および微細分岐ヒッグスボソン生成断面積を計算する。
• スクリーニング補正の影響を、スクリーニング補正ありとなしの結果を比較することで、物性観測量において評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 摂動QCDにおける三重ポメロン頂点が、特に大Nc極限および有限Nc極限において、どの運動量配置を好むか。
• RQ2 三重ポメロン頂点が、ハミルトニアン形式を用いてバリツキー＝コフチェゴ方程式の導出にどのように寄与するか。
• RQ3 スクリーニング補正がLHCにおけるF2 構造関数および微細分岐ヒッグスボソン生成断面積に及ぼす影響はどの程度か。
• RQ4 Kwiecin´ski-Martin-Stastoモデルによる高次項補正が、物性的応用においてB-K方程式の線形部分をどの程度変更するか。
• RQ5 飽和スケールは、導出されたB-K方程式の力学的性質をどのように反映するか。

主な発見

• 大Nc極限では、反共線的グルーオン配置が三重ポメロン頂点を支配し、角度平均の結果と整合的である。
• 有限Ncでは、反共線的および共線的項の両方が頂点に寄与し、後者は重要性を増す。
• 三重ポメロン頂点から導出したハミルトニアンは、非統合的グルーオン密度のバリツキー＝コフチェゴ方程式を正確に生成する。
• スクリーニング補正はF2 構造関数にほとんど影響しないが、LHCにおける微細分岐ヒッグスボソン生成断面積に顕著な影響を与える。
• B-K方程式から定義された飽和スケールは、進化の力学的性質を効果的に捉えており、信頼性の高い物性的予測を可能にする。
• Kwiecin´ski-Martin-Stastoモデルによる高次項補正の導入により、特に微細分岐過程において観測量の記述が改善される。