[論文レビュー] Towards a Combined HERA Diffractive Deep Inelastic Scattering Measurement

P. R. Newman, Marta Ruspa|ArXiv.org|Mar 17, 2009

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、HERAのH1およびZEUSの微小散乱深エネルギー核反応（DIS）データを、大ラピディティギャップ（LRG）法を用いて初の段階で組み合わせ、誤差加重平均により統計的不確かさを3–4%にまで低減した。組み合わせたデータは、特に$x_{\text{IP}} = 0.01$において「H1 Fit B」微小散乱部分子密度関数（DPDF）パラメータ化と良好に一致しているが、高$\beta$および低$Q^2$領域でわずかな不一致が見られる。

ABSTRACT

The diffractive dissociation of virtual photons, gamma*p -> Xp, has been studied with the H1 and ZEUS detectors at HERA using various complementary techniques. Events have been selected by direct tagging of the outgoing proton or by requiring a large rapidity gap between the proton and the system X. The diffractive contribution has also been unfolded by decomposition of the inclusive hadronic final state invariant mass distribution. Here, detailed comparisons are made between diffractive cross section measurements obtained from the different methods and the two experiments, showing them to be consistent within the large uncertainties associated with the treatment of proton dissociation processes. First steps are taken towards the combination of the H1 and ZEUS results.

研究の動機と目的

• 異なる実験的手法（LRG、陽子タグギング、$M_X$分解）を用いたH1およびZEUSの微小散乱DIS測定値の整合性を評価すること。
• H1およびZEUSのLRGデータセット間のグローバルな正規化差異（約13%）を解消すること。
• 将来のLHC物理学およびDPDF抽出に向けた、統一的で統合されたHERA微小散乱DISデータセットの構築を開始すること。
• 特に陽子崩壊寄与の観点から、異なる選択基準による結果の一貫性を評価すること。
• 将来のグローバルDPDFフィットおよびLHC微小散乱過程予測のため、微小散乱構造関数測定の精度と整合性を向上させること。

提案手法

• H1およびZEUSのLRGデータセットを誤差加重平均処理し、正規化不確かさを除いた。
• H1データをZEUSの$Q^2$ビン分割に合わせるため、'H1 Fit B'パラメータ化を用いてビン分割の違いを補正した。
• 統合正規化をH1測定値に固定し、基準DPDFパラメータ化と整合性を保った。
• 完全な系統的相関処理を行わず、単純な平均処理を実施したが、これは一時的ステップであると認識した。
• 組み合わせたデータを、$\beta$、$Q^2$、$x_{\text{IP}}$の範囲で'H1 Fit B' DPDFパラメータ化と比較した。
• 手法的および正規化の複雑さのため、初期段階での統合からLPSおよび$M_X$手法データを除外した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 H1およびZEUSのLRG測定値は、$\beta$、$Q^2$、$x_{\text{IP}}$の位相空間全域で、微小散乱断面積の還元形$\sigma_r^{D(3)}$について整合性を示しているか？
• RQ2 H1およびZEUSのLRGデータ間の正規化差異の大きさは何か？ そして、これが統合結果にどのように影響するか？
• RQ3 統計的不確かさが4%未満に抑えられ、かつ既存のDPDFパラメータ化と整合性を保つ、一時的な統合データセットを構築できるか？
• RQ4 特に低$Q^2$および高$\beta$領域において、組み合わせたデータは'H1 Fit B' DPDFパラメータ化とどのように一致するか？
• RQ5 統合データは、将来のグローバルDPDFフィットおよびLHC微小散乱過程予測にどのような意味を持つのか？

主な発見

• H1およびZEUSのLRG測定値は、$\beta$、$Q^2$、$x_{\text{IP}}$の全範囲で、形状の面で広く一致している。
• H1およびZEUSのLRGデータには、約13%のグローバル正規化差異が存在し、やや1つの統合標準偏差を超える。
• 統合データセットは、多くの点で正規化不確かさを除き、統計的不確かさが3–4%の水準に達している。
• 特に$x_{\text{IP}} = 0.01$において、統合データはその有効範囲内での'H1 Fit B' DPDFパラメータ化と良好に一致している。
• 特に$x_{\text{IP}} = 0.003$では、$Q^2$依存性が'H1 Fit B'と一致しているが、最高の$\beta$値では平均がより精度の高いZEUS測定値に引き寄せられている。
• 統合データから、小および大$\beta$領域におけるクォーク密度のわずかな修正が求められることを示唆しており、低$Q^2$領域（$Q^2 < 8.5\ \text{GeV}^2$）は現在のパラメータ化では依然として課題である。