[論文レビュー] The Underlying Event in Hadron-Hadron Collisions

V. Tano|ArXiv.org|May 10, 2002

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、CDFがプロトン-陽陽子衝突における基礎的背景を、2つの最高エネルギーのジェットから離れた領域における荷電粒子の横運動量を用いて測定した。両モデルであるHerwigとPythiaのモンテカルロモデルは、1800 GeVにおいて、特に最小偏位イベントにおける高多重度および高横運動量尾部を正確に再現できていないことが判明した。これは、LHCジェット物理学におけるソフトQCD相互作用のモデル化を改善する必要があることを示している。

ABSTRACT

We measured the ambient energy in jet events using data of the CDF experiment at center-of-mass energies of 1800 and 630 GeV by examining the transverse momentum of charged particles in a region of the detector far away from the two most energetic jets in the event. The energy is compared to that found in minimum bias events. CDF data are compared to Monte Carlo predictions: neither Herwig nor Pythia can reproduce the data in detail.

研究の動機と目的

• 荷電粒子の横運動量を、主なジェットから離れた領域で用いてハドロン-ハドロン衝突における基礎的背景エネルギーを測定すること。
• ジェットイベントにおける基礎的背景エネルギーが最小偏位イベントと同一であるという仮定の妥当性を検証すること。
• 1800 GeVおよび630 GeVにおけるモンテカルロ生成器（HerwigおよびPythia）が基礎的背景の性質をどの程度再現できるかを評価すること。
• LHCジェット再構築に関連するソフトおよび半ハード相互作用の現在のモデルの欠陥を特定すること。

提案手法

• ジェットを定義し、2番目にエネルギーの高いジェットを特定するために、コーン半径0.7の固定コーンジェットアルゴリズムを用いる。
• |η| < 1の主なジェットから±90°のアリューブ方向に2つのコーンを設定し、ジェット活動を避けるために基礎的背景を調査する。
• 「max」と「min」のコーンにおける荷電粒子の横運動量を測定し、ハード散乱とソフト背景からの寄与を分離する。
• 最小偏位およびジェットトリガーイベントを用いて、1800 GeVおよび630 GeVのCDF実験データをモンテカルロシミュレーション（HerwigおよびPythia）と比較する。
• シミュレーションの分布をデータに正規化し、中央迅速度領域における多重度および横運動量分布を分析する。
• 頂点選択基準を用いて、基礎的背景エネルギー推定値に及ぼす系外的要因を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ジェットイベントにおける基礎的背景エネルギーは、一般的に仮定されているように最小偏位イベントと一致するのか？
• RQ2 HerwigおよびPythiaモンテカルロ生成器は、ジェットイベントにおける基礎的背景の横運動量および多重度分布をどの程度正確に再現できるか？
• RQ3 なぜ両モンテカルロモデルも1800 GeVにおける最小偏位イベントの高多重度および高-pT尾部を説明できないのか？
• RQ4 高次のQCD効果および複数のパートン相互作用は、基礎的背景にどの程度寄与しているのか？
• RQ5 これらの不一致は、LHCにおけるジェットエネルギー補正および積み重ね効果低減にどのような影響を及えるのか？

主な発見

• 1800 GeVでは、minコーンの横運動量は、主なジェットのエネルギーが増加しても平坦なままであり、高次の放射の寄与がほとんどないことが示され、予想とは反対の結果となった。
• maxコーンの横運動量は、主なジェットのエネルギーが増加するにつれて増加しており、これは第3のジェット寄与を示している。Pythiaは高エネルギー領域でこの寄与を過剰に評価している。
• 1800 GeVでは、HerwigおよびPythiaの両方とも、最小偏位イベントにおけるトラック多重度分布の高多重度尾部を再現できていない。
• Herwigは最小偏位イベントにおいてpT > 4 GeV/cのトラックを生成できないため、半ハード物理の記述が不足していることが示された。
• PythiaはHerwigよりも横運動量スペクトルをよりよく再現しているが、依然として最小偏位イベントにおける高-pTトラックの数を低く見積もっている。
• ハード散乱イベントにおける基礎的背景は、ソフトな最小偏位イベントよりも顕著に活発であり、ランダムコーンにおける横運動量は、ジェットイベントのminコーンと比較して最大20%高い。