[論文レビュー] Test of QEDPS: A Monte Carlo for the hard photon distributions in e+ e- annihilation proecss

Y. Kurihara, J. Fujimoto+2 more|CERN Bulletin|Mar 14, 1996

Dark Matter and Cosmic Phenomena被引用数 10

ひとこと要約

この論文は、電子構造関数の先駆的対数的QED発展に基づく、e+e−結合におけるハード光子放射のためのモンテカルロ生成装置QEDPSの検証を行っている。HZ→Zγγおよびe+e−→HZγγ過程における光子分布および断面積の比較を通じて、生成装置の妥当性を検証し、高エネルギー衝突におけるハード光子生成のモデルの自己整合性を確認した。

ABSTRACT

The validity of a photon shower generator QEDPS has been examined in detail. This is formulated based on the leading-logarithmic renormalization equation for the electron structure function and it provides a photon shower along the initial e+-. The main interest in the present work is to test the reliability of the generator to describe a process accompanying hard photons which are detected. For this purpose, by taking the HZ production as the basic reaction, the total cross section and some distributions of the hard photons are compared between two cases that these photons come from either those generated by QEDPS or the hard process e+e- -> H Z gamma gamma. The comparison performed for the single and the double hard photon has shown a satisfactory agreement which demonstrated that the model is self-consistent.

研究の動機と目的

• e+e−結合におけるハード光子放射をシミュレートするQEDPSモンテカルロ生成装置の信頼性を検証すること。
• 実際の検出可能な光子を含む過程で観測されるハード光子分布を再現できるかどうか、生成装置の能力を検証すること。
• HZ生成に伴う2つのハード光子を含む完全なハード過程計算と比較することで、QEDPSの自己整合性を評価すること。
• 初期状態放射における先駆的対数近似の、高エネルギーe+e−衝突におけるハード光子放射の物理をどれだけ的確に捉えられるかを評価すること。

提案手法

• QEDPS生成装置は、電子構造関数の先駆的対数的ランゲル・グローバル方程式に基づき、初期状態の電子および陽電子ビームに沿った光子ショワーシステムをシミュレートする。
• 生成装置は、先駆的対数近似におけるQED分裂関数に従う反復的放射プロセスによってハード光子を生成する。
• e+e− → HZγγというベンチマーク過程を、初期状態放射にはQEDPS、ハード光子生成には完全な行列要素計算を用いてシミュレートした。
• 両手法による全断面積およびハード光子（単一および二重）の微分的分布を比較し、一致度を評価した。
• 生成装置の正確さを評価するために、運動量分布および統合断面積のレベルで比較を実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 QEDPSは、e+e−結合過程で生成されるハード光子の運動量分布を正確に再現できるか？
• RQ2 QEDPSにおける先駆的対数近似は、HZ生成におけるハード光子放出に対して完全な行列要素計算とどの程度一致するか？
• RQ3 検出可能で高エネルギーの光子を含む過程に応用した場合、QEDPS生成装置は自己整合的か？
• RQ4 QEDPSに組み込まれた初期状態放射モデルは、高エネルギーe+e−衝突におけるハード光子放射の物理をどの程度的確に捉えているか？

主な発見

• QEDPS生成装置は、単一および二重ハード光子最終状態の両方において、完全な行列要素計算と全断面積で満足できる一致を示した。
• 特にエネルギー分布および角度分布におけるハード光子の微分的分布は、QEDPSと完全なプロセス計算の間で強く一貫していた。
• この一致は、e+e−結合における初期状態放射のハード光子生成を記述するQEDPSモデルの自己整合性を確認した。
• 結果は、QEDPSを高エネルギーe+e−衝突実験におけるハード光子放射をシミュレートする信頼できるツールとして使用できることを裏付けた。