[論文レビュー] The Effect of Changes of Variable Flavour Number Scheme on PDFs and Predicted Cross Sections

R. S. Thorne|arXiv (Cornell University)|Jan 30, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 9

ひとこと要約

本稿は、NLOおよびNNLOにおける一般化質量変数フレーバー数スキーム（GM-VFNS）の異なる定義が、パートン分布関数（PDFs）および断面積予測に与える影響を調査する。最適化されたGM-VFNSスキームを導入し、遷移の滑らかさを向上させた。NLOではPDFと予測がスキーム間で2–3%の変動を示すが、NNLOでは1%未塔の非常に高い安定性を示し、特に小さなxにおいて顕著である。これは、質量スキームの不確実性が摂動論的要因として重要な影響を及ぼすが、高次の項へ進むにつれて急激に減少することを示している。

ABSTRACT

I consider variations in the definitions, at next-to-leading order (NLO) and at next-to-next-to leading order (NNLO), of a General-Mass Variable Flavour Number Scheme (GM-VFNS) for heavy flavour structure functions. I also define a new optimal scheme choice improving the smoothness of the transition from one flavour number to the next. I investigate the variation of the structure function for a fixed set of parton distribution functions (PDFs) and also the change in the PDFs when a new MSTW2008-type global fit to data is performed for each GM-VFNS. At NLO the parton distributions, and predictions using them at hadron colliders, can vary by 2-3% from the mean value. At NNLO there is far more stability with varying GM-VFNS definition, and changes in PDFs and predictions are less than 1%, with most variation at very small x values. Hence, mass-scheme variation is an additional and significant source of uncertainty when considering parton distributions, but as with all perturbative uncertainties, it diminishes quickly as higher orders are included.

研究の動機と目的

• NLOおよびNNLOにおける異なるGM-VFNS定義がパートン分布関数（PDFs）およびハドロン断面積予測に与える影響を分析すること。
• PDFフィットにおける質量スキームの変動によって生じる不確実性を特定および定量化すること。
• 異なるフレーバー数のしきい値間の遷移の滑らかさを向上させる、新しい最適GM-VFNSスキームの開発および評価すること。
• GM-VFNS定義の変化が、MSTW2008型PDFセットのグローバルフィットにどのように影響するかを評価すること。

提案手法

• 本研究では、さまざまなGM-VFNS定義を用いた、重いフレーバー構造関数のNLOおよびNNLO計算を実施する。
• 各フィットが異なるGM-VFNS定義に基づくMSTW2008型の手法を用いて、データへのグローバルフィットを実施する。
• 異なるフレーバー数の領域間の遷移の滑らかさを向上させるために、新しい最適GM-VFNSスキームを定義する。
• 入力PDFが固定された状態および各スキームを用いて再フィットしたPDFに対して、PDFおよび断面積予測の変動を、さまざまなGM-VFNS定義間で評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 異なるGM-VFNS定義は、NLOおよびNNLOにおける抽出されたパートン分布関数にどのように影響するか？
• RQ2 GM-VFNSスキームの変動によって生じるPDFおよび断面積予測の不確実性の大きさはどの程度か？
• RQ3 新しい最適GM-VFNSスキームは、フレーバー数のしきい値間の遷移の滑らかさをどのように向上させるか？
• RQ4 NLOからNNLOに移行する際、GM-VFNSの変動に起因する不確実性はどの程度減少するか？

主な発見

• NLOでは、GM-VFNS定義の変動により、PDFおよび断面積予測が平均値から2–3%変動する。
• NNLOでは、PDFおよび予測の変動が1%未塔にまで減少し、残りの変動の大部分は非常に小さなx値で発生している。
• 新しい最適GM-VFNSスキームは、異なるフレーバー数領域間の遷移の滑らかさを著しく向上させた。
• 本研究では、質量スキームの変動がPDF決定における顕著な摂動論的不確実性要因であることを確認した。
• この不確実性は、摂動論的順序が上昇するにつれて急速に減少し、NNLOではNLOに比べて著しく小さくなる。
• 結果から、高次の補正（NNLO）がGM-VFNS定義への感受性を顕著に低減させ、PDFフィットの堅牢性を向上させることを示している。