[論文レビュー] The impact of heavy quark mass effects in the NNPDF global analysis

Juan Rojo, Richard D. Ball+7 more|arXiv (Cornell University)|Jul 2, 2010

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 3被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、深く不弾性散乱観測量の正確で高速な進化と計算を可能にするFastKernelフレームワークを用いて、重いクォークにおける一般質量スキームFONLLの実装をNNPDFグローバルPDF解析に導入する。NNPDF2.1フィットにおける重クォーク質量効果の組み込みにより、非摂動的および小xグルーオンPDFが顕著に増加し、1σ不確実性内での変化を示しており、これはLHC予測に対してわずかだが無視できない影響を及ぼしていることを示唆している。

ABSTRACT

We discuss the implementation of the FONLL general-mass scheme for heavy quarks in deep-inelastic scattering in the FastKernel framework, used in the NNPDF series of global PDF analysis. We present the general features of FONLL and benchmark the accuracy of its implementation in FastKernel comparing with the Les Houches heavy quark benchmark tables. We then show preliminary results of the NNPDF2.1 analysis, in which heavy quark mass effects are included following the FONLL-A GM scheme.

研究の動機と目的

• 一般質量スキームを用いて重クォーク質量効果をNNPDFグローバルPDF解析に組み込むこと。
• 正確かつ効率的なPDF進化および観測量計算を実現するため、FastKernelフレームワークにFONLL-A一般質量スキームを実装すること。
• 検証のため、Les Houches重クォークベンチマークテーブルとFONLL実装を比較すること。
• アップデートされたNNPDF2.1グローバルフィットにおける重クォーク質量効果がPDFおよびLHC観測量に与える影響を評価すること。
• 深く不弾性散乱における他のGMスキーム（S-ACOT、MSTW08、BMSNなど）とFONLLスキームを比較すること。

提案手法

• PDF進化および観測量計算において、Mellin空間内にFONLL一般質量スキームをFastKernelフレームワークに実装する。
• 中性および荷電現在の両セクターにおけるO(αs)質量付きDIS係数関数のMellin変換を計算するが、閉じた形の式は存在しない。
• 閾値近傍の高次項の質量抑制効果を緩和するため、しきい値減衰因子の規定を用いる。
• FONLL-A-Dampスキームを、さまざまなxおよびQ²値におけるLes Houches重クォークベンチマークテーブルと比較してベンチマーク化する。
• NNPDF2.1グローバルフィットには、H1およびZEUSのcharm構造関数データF₂ᶜが含まれており、これにより以前のZM-VFNスキームが置き換えられる。
• K要因近似を一切用いずにPDFを進化させ、物理的観測量を計算することで、高い精度を確保する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 FastKernelにおけるFONLL-A実装は、Les Houches重クォークベンチマーク研究からのベンチマーク結果をどの程度正確に再現するか？
• RQ2 重クォーク質量効果を含めることで、NNPDF2.1グローバルフィットにおけるスリーブおよびグルーオンPDFにどのような影響が生じるか？
• RQ3 FONLL-A-Dampの結果は、深く不弾 性散乱においてS-ACOT、MSTW08、BMSNなどの他の一般質量スキームと比べてどう異なるか？
• RQ4 ZM-VFNスキームと比較して、重クォーク質量効果はLHC観測量の予測をどの程度変化させるか？
• RQ5 重クォーク質量効果によって引き起こされるPDFの差異は、PDFの不確実性帯内に収まるか？

主な発見

• FastKernelにおけるFONLL-A-Damp実装は、すべてのベンチマーク運動量点で1%未満の誤差を達成し、低xおよびQ²でも1%未満の誤差を示す、1%未塔の精度を達成している。
• FONLL-A-Dampスキームは、完全質量付き（FFN）と質量なし（ZM）の両状態の間を滑らかに補間し、xおよびQ²全域で一貫した挙動を示している。
• NNPDF2.1における重クォーク質量効果の組み込みにより、中間および小x領域におけるスリーブPDFが増加し、特に小xグルーオン分布で顕著な効果が見られる。
• 重クォーク質量効果によるスリーブおよびグルーオンPDFの変化は、すべてNNPDF2.0のPDFの1σ不確実性帯内に収まっている。
• バリオンPDFおよび中〜大x構造に敏感な過程（例：ヒッグス粒子生成）に対する影響は無視できるほど小さい。
• 結果から、NNPDF2.1に基づくLHC予測はNNPDF2.0と比較して最大で1σの差異を示すことが示唆され、S-ACOT-χを用いたCTEQ解析で観察された約2.5σのシフトとは対照的である。