[論文レビュー] Valence quarks and $k_T$ factorisation

Michal Deák, H. Jung+1 more|ArXiv.org|Jul 15, 2008

Coding theory and cryptography被引用数 6

ひとこと要約

本稿は、$k_T$因子化を用いたLHCエネルギーにおけるジェット生成を検討し、バリオンクォークおよびグルーオン発起過程に注目する。$g^*q \to gq$ のハード行列要素をレッジ・キンマティクスで計算し、バリオンクォーク分布に対してCCFMに類似した発展方程式を解き、CASCADEモンテカルロ発生器を用いて断面積を計算。非折りたたみ効果により、PYTHIAと比較してより硬い横方向エネルギースペクトルが得られた。

ABSTRACT

We study in the $k_T$ factorisation framework jet production at LHC energies. In particular we are interested in valence quark and gluon initiated jets. The calculation of the relevant hard matrix element is presented. A CCFM like evolutionequation for valence quark distribution is solved and the cross section for valence quark and gluon initiated process is calculated using Monte Carlo event generator CASCADE.

研究の動機と目的

• LHCエネルギーにおけるジェット生成を$ k_T $因子化により調査し、特にバリオンクォークおよびグルーオン発起過程に注目する。
• 高エネルギー proton-proton 衝突に特に関連するレッジ・キンマティクスにおける$ g^*q \to gq $過程のハード行列要素を計算する。
• 標準的なCCFMグルーオン密度に補足する形で、CCFMに類似した発展方程式を用いて非統合バリオンクォーク分布をモデル化する。
• $ k_T $因子化アプローチの予測をPYTHIAと比較し、特に前方および中央のラピディティ領域での差を検証する。
• 行列要素の非折りたたみ効果および見逃された海クォーク寄与が、CASTORキャリオメータ領域における$ E_T $および準垂直度分布に与える影響を評価する。

提案手法

• フェ Feynman 系で四元運動量のSudakov分解を用い、横方向運動量$\vec{k}_\perp$を含めた$g^*q \to gq$の行列要素の二乗を計算する。
• 低$ x_g $グルーオン電流に対してはイケオナル近似を適用し、高$ x_q $クォーク電流に対しては正確な表現を用いる。
• 非統合バリオンクォーク分布のためのCCFMに類似した発展方程式を解き、CTEQ 6.1パラメータ化で初期化する。
• 合計および微分断面積を計算するためにCASCADEモンテカルロイベント発生器を用い、共線特異性を除去するために10 GeVの横方向運動量カットを導入する。
• $k_T$因子化式$ d\sigma \sim \mathcal{A} \otimes M \otimes \mathcal{Q} $に従い、縦方向、角度、横方向自由度を統合する。
• 走る結合定数を用い、中央および前方領域における$ E_T $、$\eta $、およびラピディティ分布などの観測量を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 バリオンクォーク発起の場合、$ k_T $因子化フレームワークは、共線因子化と比較してどのようにジェット生成断面積を変化させるか？
• RQ2 $ g^*q \to gq $行列要素の二乗における特異性の構造は何か？また、横方向運動量$\vec{k}_\perp$にどのように依存するか？
• RQ3 $ k_T $因子化アプローチにおいて、バリオンクォーク発起とグルーオン発起のジェットラピディティ分布はどのように異なるか？
• RQ4 行列要素の非折りたたみ効果は、PYTHIAの共線モデルと比較して$ E_T $スペクトルをどれほど硬くするか？
• RQ5 CASCADEにおける海クォーク寄与の欠落が、CASTORキャリオメータ領域における準垂直度分布に与える影響は何か？

主な発見

• 考察された運動量領域における2ジェット生成の全断面積は0.17 mbに計算された。
• クォーク発起ジェットは主に前方ラピディティ領域に生成されるが、グルーオン発起ジェットは中央領域に集中しており、期待される結果と一致する。
• CASTORキャリオメータ領域におけるジェットの$ E_T $分布は、非折りたたみ行列要素効果のため、PYTHIAと比較してより硬いスペクトルを示した。
• CASTORにおける準垂直度分布は、CASCADEとPYTHIAでわずかだが明確な差を示しており、主に現在のCASCADE実装における海クォーク寄与の欠落に起因する。
• 行列要素の二乗には$\vec{k}^2$に比例する項が含まれており、標準的な一次近似結果を超える非共線補正を導入する。
• 相空間における特異性は、最終状態の一部が初期状態のクォークと共線に近づくとき、特に$ x_q \to x_{q'} $の極限に現れる。