[論文レビュー] Towards Diffraction in Herwig

Stefan Gieseke, Frashër Loshaj+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 15, 2016

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 6被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、人工的なクラスター分裂に起因する軟刻みパートン相互作用における不自然な大スパンの擬似対称性ギャップを抑制するため、Herwigの色再結合モデルの再構築を提案する。これは、レグゲ理論に基づく行列要素を用いて明示的な軟分散を導入し、崩壊した陽子における共線的クォーク-ダイクォーク放出が、等方的崩壊よりも平坦な前方対称性ギャップ断面積をよりよく再現することを示している。

ABSTRACT

We propose changes to the colour reconnection model in the Monte Carlo event generator Herwig in order to remove the quasi diffractive events from the soft multiple parton interactions. We then implement explicitly soft diffraction and show some preliminary results.

研究の動機と目的

• Herwigの軟刻みパートン相互作用（MPI）モデルにおける不自然な大スパンの擬似対称性ギャップの増幅を是正すること。これはATLASのデータと矛盾する。
• 色再結合モデルが、大がかりな色クラスターを前方に進む断片に分裂させることで、人工的に大スパンのギャップを生成していることの特定。
• 前向きのクラスターを含む再結合を制限することで、非分散的イベントにおける大スパンギャップを抑制する新しい色接続トポロジーの提案。
• レグゲ理論に基づく行列要素を用いて、Herwigに明示的な軟分散を実装すること。単一および二重分散のための行列要素を含む。
• 崩壊した陽子の共線的クォーク-ダイクォーク系による崩壊をモデル化することで、前方対称性ギャップ断面積を改善し、不自然なハドロン化効果を低減すること。

提案手法

• 色再結合モデルを修正し、大がかりなクラスターが前方に進む断片に分裂する再結合を防ぐことで、不自然な大スパンの擬似対称性ギャップを低減する。
• 非分散的イベントにおいて自然に小さな対称性ギャップを生じる新しい色接続トポロジー（例：A型、H型）を導入する。
• レグゲ理論に基づく断面積を用いて単一および二重分散を実装する：$\frac{d^{2}\sigma^{SD}}{dM^{2}dt} \propto \left(\frac{s}{M^{2}}\right)^{2\alpha_{\mathbb{P}}(t)-1}$ および $\frac{d^{3}\sigma^{DD}}{dM_{1}^{2}dM_{2}^{2}dt} \propto \left(\frac{s}{M_{1}^{2}M_{2}^{2}}\right)^{2\alpha_{\mathbb{P}}(t)-1}$。
• 二対二の行列要素を用いて分散的イベントを生成する：$pp \to p^*p$, $pp \to pp^*$, $pp \to p^*p^*$、ここで$p^*$は崩壊した陽子を表す。
• 崩壊した$p^*$をクォークとダイクォークのクラスターとしてモデル化し、2つの状況を検討する：等方的崩壊と陽子と共線的にクォーク-ダイクォークを放出する場合。
• クラスターのハドロン化を用いて最終状態の粒子をシミュレートし、前方対称性ギャップ断面積への影響を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜHerwigの現在の色再結合モデルは、最小バイアスイベントにおいて不自然に大きな対称性ギャップを増幅するのか？
• RQ2 新しい色接続トポロジーは、元のアイケノイドモデルを変更せずに、非分散的軟MPIにおける大スパンギャップを抑制できるか？
• RQ3 前方対称性ギャップ断面積の観測された平坦な挙動を再現するために、Herwigに軟分散を一貫して実装する方法は何か？
• RQ4 崩壊した陽子における共線的クォーク-ダイクォーク放出は、等方的崩壊よりもより現実的な前方ギャップ分布をもたらすか？
• RQ5 ハドロン化効果は、小スパンおよび大スパンの対称性ギャップにおいて、分散断面積にどの程度歪みをもたらすか？

主な発見

• Herwigの色再結合モデルは、大がかりな色クラスターが前方に進む断片に分裂することで、不自然に大きな対称性ギャップを増幅している。
• 新しい色接続トポロジー（例：A型、H型）は非分散的イベントにおける大スパンギャップを抑制するが、いずれのトポロジーでも完全に期待される指数的減少を再現できない。
• 分散における崩壊した陽子の等方的崩壊は、小スパンの$\Delta\eta^F$における断面積の急激な減少を引き起こし、観測データと矛盾する。
• 陽子と共線的にクォークとダイクォークを放出する場合、前方対称性ギャップ断面積がより平坦になり、観測された定常挙動とよく一致する。
• 共線的状況におけるハドロン化効果は、粒子生成の開始をより大きな$\Delta\eta^F$にずらすが、平坦領域は完全には小スパンギャップまで延長されない。
• 将来的には、崩壊した陽子崩壊におけるグルーオン放出を組み込むことで、より等方的な最終状態分布が得られ、データとより良い一致が得られる可能性がある。