[論文レビュー] The Phenomenology of Pomeron Enhancement

E. Gotsman, E. Levin+2 more|ArXiv.org|Mar 2, 2009

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、高エネルギー強子散乱における多ペロンモン相互作用を、摂動QCDに基づくアイケノンモデルとして提案する。KMRモデルとは異なり、フィットされたペロンモン軌道勾配が摂動的軟ペロンモンダイナミクスと結びつけられている。ペロンモン強調がギャップ生存確率および高質量弾性散乱率に顕著に影響することを示し、特にLHCにおける中央排他的ヒッグス生成において顕著な違いを示す。エネルギーが高くなると、KMRモデルとは著しく異なる予測を示す。

ABSTRACT

Multi Pomeron interactions are the main source of high mass diffraction. Their role in high energy dynamics greatly influences the predictions for high energy cross sections and survival probabilities of hard diffraction channels, notably, diffractive Higgs production at the LHC. Our approach, is motivated by the fact that we obtain a very small value for the fitted slope of the Pomeron trajectory, which justifies the use of perturbative QCD for soft scattering. Our suggested model differs from the proposal of the Durham KMR group which is based on a parton model interpretation of the Reggeon calculus in the complex J-plane in which multi Pomeron vertices are arbitrarily defined. The theoretical input and predictions of the two groups, as well as their data analysis and procedures are compared and evaluated.

研究の動機と目的

• ISRおよびテバトロンのデータを用いて、軟高エネルギー散乱における多ペロンモン相互作用の役割を評価すること。
• 特にLHCにおける中央排他的ヒッグス生成に関して、ギャップ生存確率および非弾性ハード散乱断面積の信頼性の高い予測を提供すること。
• テルアビブ（GLMM）およびダラム（KMR）のアイケノンモデルの理論的枠組み、データ解析、予測を比較・評価すること。
• 非常に高エネルギーにおける高質量弾性散乱およびユニタリティ制約を記述するために、多ペロンモン相互作用が不可欠であるかどうかを特定すること。
• テバトロンのデータにフィットするが、LHCの予測が著しく異なるモデルの信頼性に疑問を呈し、包括的なデータ適合性の重要性を強調すること。

提案手法

• プロトン波動関数および弾性状態を記述するため、2つの固有状態（ψ₁, ψ₂）を用いたグッド＝ウォーカーのアイケノン形式を採用。弾性および弾性散乱の再散乱を組み込む。
• グリボフのレグゲロン計算を用いて、三重ペロンモン頂点を通じてペロンモン強調された振幅を導出し、光学定理によってユニタリティを保証する。
• エネルギーに依存するb空間プロファイル Γⁱ,ᵏ(s,b) を、t空間の二極点形から構築。質量パラメータ mᵢ(s) を α′ₚ ln(s/s₀) に従って変化させ、軟エネルギー依存性を導入する。
• 軟ペロンモンを摂動的扱いするために、小さなフィットされた α′ₚ とペロンモンの硬さを相関させ、摂動QCDの適用を可能にする。
• 強調された振幅を用いてギャップ生存確率 S²ₑₙₕ および弾性散乱断面積（σ_sd, σ_dd）を計算し、KMRモデルの予測と比較する。
• ユニタリティ制約として Pumplin 界 R_D ≤ 0.5 を用い、非グッド＝ウォーカー的多ペロンモン寄与が弾性断面積対全断面積比に与える影響を分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LHCにおける中央排他的ヒッグス生成のギャップ生存確率に、多ペロンモン相互作用はどのように影響するか？
• RQ2 GLMMモデルは、同程度の弾性断面積フィットを達成しているにもかかわらず、KMRモデルと比較して、なぜdiffractive fraction R_D の上昇が遅いと予測するのか？
• RQ3 ペロンモン軌道の小さなフィットされた勾配 α′ₚ が、軟ペロンモン交換の摂動QCD的取り扱いを正当化できる程度にどの程度まで許容されるか？
• RQ4 KMRモデルにおける理論的仮定、特に多ペロンモン頂点の任意的定義が、GLMMモデルと比較して高エネルギー予測にどのように影響するか？
• RQ5 10⁵ GeVを超えるエネルギー領域において、高次の多ペロンモン結合は、弾性および弾性振幅の漸近的挙動にどのような役割を果たすか？

主な発見

• GLMM(08)モデルは R_D < 0.5 かつエネルギーに伴う上昇が極めて遅いと予測しており、極端なエネルギー領域においても高質量弾性散乱が劣性のままであることを示唆している。
• KMR(07)モデルは R_D > 0.5 であり、W = 10⁵ GeV までゆっくり上昇すると予測しており、SD断面積の急激な増加により、高質量弾性散乱への寄与が大きいと示唆している。
• GLMMモデルは、小さなフィットされた α′ₚ を硬い軟ペロンモンと関連付けることで、摂動QCD的取り扱いを可能にしている。これに対してKMRモデルは、非摂動的で任意に定義された結合に依存している。
• GLMMモデルとKMR(08)モデルは、強調されたギャップ生存確率 S²ₑₙₕ に対して著しく異なる推定値を示しており、LHCの予測に顕著なモデル依存性があることを示している。
• 本研究は、テバトロンのデータにフィットすることは必要だが、LHCの予測が信頼できるためには十分ではないと結論づけている。同程度のフィットを達成するモデルでも、高エネルギー領域での予測結果が著しく異なることがある。
• GLMM(08,09)に含まれない高次の多ペロンモン結合は、10⁵ GeVを超えるエネルギー領域で重要になることが予想され、振幅の漸近的挙動に影響を与えるものとされる。