[論文レビュー] The Effect of Final HERA inclusive Cross Section Data on MMHT2014 PDFs

R. S. Thorne, L. A. Harland-Lang+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 26, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 5被引用数 17

ひとこと要約

この論文は、MMHT2014グローバルな陽子パートン分布関数（PDF）フィットに、最終的なHERAランI+IIの包括的断面積データを組み込む影響を調査する。データはPDF、特に低xにおけるグルーオンに対して最も制約が厳しいが、NLOおよびNNLOの両方でχ²のわずかな改善とPDF中央値および不確実性の微小な変化にとどまり、MMHT2014 PDFはもともと新しいHERAデータと非常に整合的であることが示唆される。

ABSTRACT

We investigate the effect of including the HERA run I + II combined cross section data on the MMHT2014 PDFs. We present the fit quality within the context of the global fit and when only the HERA data are included. We examine the changes in both the central values and uncertainties in the PDFs. We find that the prediction for the data is good, and only relatively small improvements in $χ^2$ and changes in the PDFs are obtained with a refit at both NLO and NNLO. PDF uncertainties are slightly reduced. There is a small dependence of the fit quality on the value of $Q^2_{\min}$.

研究の動機と目的

• 最終的なHERAランI+IIの統合的包括断面積データをMMHT2014グローバルPDFフィットに組み込む影響を評価すること。
• 新しいHERAデータがMMHT2014 PDFの中央値や不確実性を顕著に変化させるかどうかを評価すること。
• NLOおよびNNLOにおけるグローバルフィットとHERA専用フィットを用いて、新しいデータのフィット品質を比較すること。
• 特に低Q²領域において、Q²_minカットの選択に対するフィットの感度を調査すること。
• 最終的なHERAデータの組み込みが、MMHT2014 PDFセットの即時の更新を正当化するかどうかを判断すること。

提案手法

• 従来のHERAランIデータを、新しいランI+IIの統合的包括断面積データに置き換えて、MMHT2014 PDFに対するグローバルフィットを実施する。
• NLOおよびNNLO計算の両方で、1データポイントあたりのχ²を用いてフィット品質を評価し、元のMMHT2014 PDFと再フィット版を比較する。
• PDFパラメータを固定した別個のHERA専用フィットを実施し、新しいデータの影響を隔離する。ストレンジクォーク分布の正規化と高x形状の自由度のみを許容する。
• Q²_minカットを2から3.5 GeV²まで系統的に変化させ、再フィット有無の両方で1ポイントあたりのχ²に与える影響を調査する。
• 視覚的および定量的比較を通じて、特に低xにおけるHERAPDF2.0およびMMHT2014とのPDFおよび不確実性の差を比較する。
• NLOおよびNNLOで最適なGM-VFNSスキームを用い、相関する系統的不確実性を乗法的とみなす。MMHT2014フレームワークに整合する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 最終的なHERAランI+IIの統合的包括断面積データの組み込みが、MMHT2014 PDFのグローバルフィット品質にどのように影響するか？
• RQ2 新しいHERAデータが、特に低xにおけるグルーオンの中央値および不確実性をどの程度変化させるか？
• RQ3 フィット品質がQ²_minカットの選択にどれほど感度を示すか？また、HERAPDF2.0分析と比較してどうか？
• RQ4 新しいHERAデータを含むグローバルフィットとHERA専用フィットの間で、χ²およびPDF形状の予測にどのような差があるか？
• RQ5 新しいHERAデータはチャージド・カレントデータの記述を顕著に改善するか？その改善はNNLOでより顕著に現れるか？

主な発見

• 最終的なHERAランI+IIデータの組み込みにより、グローバルフィット品質はわずかに向上し、1ポイントあたりのχ²はMMHT2014のNLO（1.36）およびNNLO（1.27）から再フィットでNLO（1.29）およびNNLO（1.23）に低下した。他のデータセットではわずかな悪化が見られた。
• HERA専用フィットでは、NLOで1ポイントあたりχ²が1.19、NNLOで1.17に達し、新しいデータが単独でフィットされるPDFにうまく適合していることが示された。
• チャージド・カレントデータでは、HERA専用フィットの方がグローバルフィットより20ポイントもχ²が改善されており、これらのデータと他のグローバルデータセットとの間に一貫性の欠如（緊張）がある可能性を示唆している。
• NNLOフィットはNLOフィットよりも一貫して品質が高く、特にHERA専用ケースで、チャージド・カレントデータのχ²が10ポイント改善された。
• 新しいデータにより、PDFの不確実性はわずかに減少し、特にx < 0.01におけるグルーオンでは制約が顕著に強化された。
• 新しいHERAデータから得られた修正PDFは、MMHT2014の不確実性帯の範囲内にあり、LHCエネルギー全域でヒッグス粒子生成断面積の予測変化は0.2%未満にとどまった。