[論文レビュー] Underlying Event Studies at RHIC

H. Caines|ArXiv.org|Oct 27, 2009

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 4被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、STAR検出器を用いて、RHICにおける√s = 200 GeVのp-p衝突における基礎的測定を報告する。複数のジェット再構成アルゴリズム（kT、anti-kT、SISCone）を用い、TevatronデータにチューニングされたPYTHIA 6.410と比較した。主な発見は、複数のパートン相互作用のエネルギー依存性パラメータε = 0.25を用いたPYTHIAが、ε = 0.16よりもデータをよりよく記述しており、LHCの予測でε = 0.16を用いることは、基礎的イベント活動を過大評価している可能性を示唆している。

ABSTRACT

By studying p-p collisions we hope to improve our understanding of the fundamental constituents of matter and how they form into colorless objects. Measurements of the inclusive jet cross-sections and fragmentation properties have confirmed that QCD based calculations give a good description of the hard scattering processes. However, as our analysis of jets has improved it has become clear that there is significant contribution to these measurements from processes other than those directly related to the initial hard scattering - the so-called underlying event. Several processes contribute to the underlying event, namely the beam-beam remnants, initial and final state radiation and multiple parton interactions. The structure of the jet and the underlying event are strikingly different in both their particle compositions and momentum distributions. Only by understanding both components can one fully describe a p-p collision. I will discuss preliminary results from studies of the underlying event in p-p collisions at sqrt(s) = 200 GeV at RHIC, and compare to PYTHIA predictions, as well as earlier results from the Tevatron at 1.8-1.96 TeV.

研究の動機と目的

• RHICにおける√s = 200 GeVのp-p衝突における基礎的イベント構造を測定し、重イオン衝突研究のベースラインを確立すること。
• 1.8–1.96 TeVでチューニングされたPYTHIAモンテカルロ予測が、低エネルギーp-p衝突に適しているかを検証すること。
• 新しいRHICデータと予測を比較することで、PYTHIAにおける複数のパートン相互作用のエネルギースケーリングパラメータεを特定すること。
• 初期状態および最終状態放射とビーム-ビーム残渣が、RHICエネルギーにおける基礎的イベントの形状に与える影響を評価すること。
• クォーク-グルーオンプラズマ研究にとって不可欠な、素粒子レベルのベースラインとしてのジェットフラグメンテーションおよび基礎的イベントの構成を提供すること。

提案手法

• チャージド粒子はSTARのタイムプロジェクションチェンバー（TPC）を用いて再構成され、中性エネルギーはバーレル電磁カロリメータ（BEMC）で測定された。
• 高運動量の2ジェット事象を抽出するための「ジェットパッチ」トリガーが採用され、1×1のΔη×Δφ領域におけるエネルギー輸送（ET）> 8 GeVが要件とされた。
• kT、anti-kT、SISConeの3つのインフラレッドおよびコリネアリティに強いジェットアルゴリズムを用い、R = 0.7のジェットを再構成した。
• 基礎的イベントは、主要ジェットに直交する領域（TransMinおよびTransMax）で定量化され、チャージド粒子密度および平均pTを用いて活動度が測定された。
• PYTHIA 6.410は、CDFの1.8–1.96 TeVデータに合わせてチューニングされたTune Aを用い、エネルギースケーリングパラメータεを0.16から0.25の範囲で変化させ、基礎的イベント予測への影響をテストした。
• 初期状態／最終状態放射の影響を評価するために、「主ジェット」および「背中合わせ」のイベントセットを分析し、粒子密度比を用いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 RHICエネルギー下での基礎的イベントにおけるチャージド粒子密度は、主ジェットの横方向運動量にどのように依存するか？
• RQ2 PYTHIA予測においてε = 0.25が、ε = 0.16よりもRHICにおける基礎的イベントをどれほどよく記述するか？
• RQ3 √s = 200 GeVにおけるハード散乱過程から、顕著な大角度初期状態または最終状態放射が生じるか？
• RQ4 RHICにおける「主ジェット」および「背中合わせ」のイベントセットにおいて、基礎的イベントの粒子密度および平均pTはどのように比較されるか？
• RQ5 複数のパートン相互作用のエネルギースケーリングパラメータεは、LHCエネルギーにおける基礎的イベント活動の予測にどのように影響を与えるか？

主な発見

• 基礎的イベントの粒子密度および平均pTは、主ジェットのpTにほとんど依存せず、ハード散乱スケールから分離していることが示された。
• ε = 0.25を用いたPYTHIAは、横方向領域における粒子多重度および平均pTをわずかに低予測するが、ジェット内での活動度を過大予測しており、ε = 0.16よりもデータとの一致が向上している。
• TransMinとTransMaxの粒子密度比は、ポisson分布の揺らぎと一致しており（比 ≈ 1）、RHICエネルギー下でハード散乱過程からの大角度放射がほとんどないことを示唆している。
• データは、複数のパートン相互作用のエネルギー依存性をε = 0.25に設定したPYTHIAが、従来のε = 0.16よりも適切であることを支持しており、LHCの予測でε = 0.16を用いることは、基礎的イベント活動を過大評価している可能性を示唆している。
• 基礎的イベント内の粒子のpTスペクトルは、ジェット内のものよりも顕著に「ソフト」であることが確認され、運動論的および構成的構造の違いが裏付けられた。
• kT、anti-kT、SISConeの3つのジェットアルゴリズムが一貫した結果をもたらし、異なる再構成手法における基礎的イベント測定の堅牢性が検証された。