[論文レビュー] Towards small x resummed DIS phenomenology

Juan Rojo, Guido Altarelli+2 more|ArXiv.org|Jul 2, 2009

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 19被引用数 7

ひとこと要約

本稿では、低スケール Q₀ = 3 GeV における小 x リスミングされたパートン分布を NLO PDF にマッチングすることで、深電子散乱（DIS）構造関数 F₂ および Fₗ の小 x リスミング K 要因を導入する。主な結果として、リスミングは小 x において F₂ および Fₗ を数パーセント程度抑制する。これは NNLO 補正と同程度の大きさだが符号が逆であり、高精度な HERA データおよび将来の LHC および LHeC の素粒子物理学的解析において重要であることを示唆している。

ABSTRACT

We report on recent progress towards quantitative phenomenology of small x resummation of deep-inelastic structure functions. We compute small x resummed K-factors with realistic PDFs and estimate their impact in the HERA kinematical region. These K-factors, which match smoothly to the fixed order NLO results, approximately reproduce the effect of a small x resummed PDF analysis. Typical corrections are found to be of the same order as the NNLO ones, that is, a few percent, but with opposite sign. These results imply that resummation corrections could be relevant for a global PDF analysis, especially with the very precise combined HERA dataset.

研究の動機と目的

• 小 x リスミングの深電子散乱構造関数への効果的影響を定量化すること。
• 近年の NNLO PDF フィットが小 x で大きな摂動的補正により不安定になる問題に対処すること。
• 完全なグローバル PDF フィットを必要としない実用的ツール（K 要因）を提供し、リスミング効果を推定すること。
• 統合された HERA データを用いた高精度なグローバル PDF 分析において、小 x リスミングの重要性を評価すること。
• 将来の加速器（例：LHeC）において、リスミング効果と PDF の不確実性を分離可能かどうかを評価すること。

提案手法

• 固定マッチングスケール Q₀ = 3 GeV における小 x リスミング予測と NLO 予測との比として、F₂ および Fₗ の小 x リスミング K 要因を計算する。
• 入力として NNPDF1.0 の NLO PDF セットを用い、Q₀ における部分素粒子分布を固定することで、リスミング効果を明確に分離する。
• NLO GLAP 進化に滑らかにマッチングさせることで、運動量領域全体で一貫性を保つ。
• 参考文献 [4] の形式を用いて、F₂ および F₄ に対して K 要因を推定し、深電子散乱係数関数における quark および gluon のリスミングを含む。
• 同じフレームワーク内で計算された NNLO K 要因と比較することで、相対的な大きさと符号を評価する。
• K 要因を公開済みの HERA データおよび LHeC の運動量領域に適用し、実験的比較および不確実性への影響を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 小 x リスミングによる補正は、固定順序の NNLO 補正と比べてどの程度の大きさか？
• RQ2 完全なグローバル PDF フィットを必要とせずに、小 x リスミング K 要因がリスミング効果を信頼できる見積もりとして使えるか？
• RQ3 リスミング効果は縦方向構造関数 Fₗ にどのような影響を及ぼすか？また、PDF の不確実性と比べてどうか？
• RQ4 今後公開予定の高精度な統合 HERA データにおいて、リスミング効果は観測可能か？
• RQ5 将来の高エネルギー加速器（例：LHeC）における実験データと比較して、F₂ および F₄ のリスミング予測はどのようになるか？

主な発見

• HERA の運動量領域において、小 x リスミング K 要因は F₂ および F₄ を小 x で約 1–3% 低下させる。これは一般的な NNLO 補正と同程度の大きさである。
• リスミング補正は NNLO 効果と同程度のオーダーであるが、符号が逆であり、構造関数を低下させる傾向にある。
• F₂ および F₄ の K 要因は中程度の x において NLO 結果に滑らかにマッチし、大規模な Q² では期待される漸近的自由性に従い、1 に近づく。
• 一部の領域、特に高エネルギー領域では、リスミングの影響が PDF の不確実性帯を上回るため、実験的に区別可能である可能性がある。
• LHeC の運動量領域では、リスミング予測と NNLO 予測との差が、両方の実験的精度および PDF の不確実性を上回るため、リスミング効果は解像可能であると示唆される。
• K 要因アプローチは、入力 PDF セットの選択にほとんど感度がなく、±1σ の不確実性帯内では無視できる程度であるため、リスミング効果の信頼性の高い初期見積もりを提供する。