[논문 리뷰] CepGen -- A generic central exclusive processes event generator for hadron-hadron collisions

L. Forthomme|arXiv (Cornell University)|2018. 08. 18.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 40인용 수 7

한 줄 요약

CepGen은 양자전자역학 정밀도 연구를 위한 허브-허브 충돌에서 중심 배제 과정(CEP)을 시뮬레이션하기 위한 새로운 몬테카를로 이벤트 생성기이다. 이는 두 광자 렙톤 쌍 생성을 위한 LPAIR 행렬 원소와 kT-요인화된 광자 플럭스를 구현하여 저가상성도 영역에서의 정밀도를 향상시킨다. 이는 LPAIR와 수치적으로 일치하며, 광자 유도 과정(예: W± 쌍 생성 및 도핑성 광자 생성)의 유연한 모델링을 가능하게 한다.

ABSTRACT

We present an event generator for the simulation of central exclusive processes in hadron-hadron reactions. Among others, it implements the two-photon production of lepton pairs previously introduced in LPAIR. As a proof of principle, we show that the two approaches are numerically consistent. The $k_{ m T}$-factorized description of this process is also handled, along with the two-photon production of a quark, or a $W^\pm$ gauge boson pair. This toolbox may be used as a common framework for the definition of many other processes following this approach. Additionally, photoproduction and other photon induced processes are also considered, or being implemented.

연구 동기 및 목표

• 허브-허브 충돌에서 중심 배제 과정을 시뮬레이션하기 위한 통합적이고 확장 가능한 프레임워크를 개발하기 위해.
• LPAIR와 kT-요인화된 행렬 원소를 모두 사용하여 정밀한 두 광자 렙톤 쌍 생성을 구현하기 위해.
• 전단면 운동량 의존성까지 포함한 광자 유도 과정의 정확한 모델링을 가능하게 하기 위해.
• 실험 및 현상학적 연구를 지원하기 위해 두 공동체가 공통으로 사용할 수 있는 도구를 제공하기 위해.
• 모듈러 설계를 통해 광자 생성 및 기타 광자 유도 과정으로의 확장 가능성을 제공하기 위해.

제안 방법

• 등가 광자 근사(에프라)를 피하기 위해 두 광자 렙톤 쌍 생성을 위한 전체 2→4 행렬 원소 접근법을 사용한다.
• kT-요인화를 통해 전단면 및 종방향 운동량 성분을 가진 통합되지 않은 광자 플럭스를 구현한다.
• Budnev 규정을 사용하여 분수형 프로톤 운동량 ξ와 전단면 운동량 k⊥²에 대한 통합되지 않은 광자 플럭스를 함수로 적용한다.
• 탄성 및 비탄성 광자 방출을 모두 지원하며, 전체 위상공간 처리를 수행한다.
• 표준 고에너지물리 시뮬레이션 도구와의 호환성을 위해 HepMC 및 Les Houches 이벤트 파일 표준을 통합한다.
• pp 및 ep 초입 상태 간 사용자 조정 기능을 제공하며, 새로운 과정을 위한 확장 가능한 아키텍처를 갖춘다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 일반적인 이벤트 생성기가 광자 가상성을 완전히 고려한 pp 충돌에서 두 광자 렙톤 쌍 생성을 정확하게 시뮬레이션할 수 있는가?
• RQ2 kT-요인화된 접근법이 중심 배제 과정에서 LPAIR 구현과 수치적으로 어떻게 비교되는가?
• RQ3 통합되지 않은 광자 플럭스는 CEP에서 저가상성도 기여를 기술하는 데 얼마나 향상시킬 수 있는가?
• RQ4 이 프레임워크는 W± 쌍 생성 및 도핑성 광자 생성을 포함하도록 확장될 수 있는가?
• RQ5 CepGen의 모듈러 설계는 다른 광자 유도 과정으로의 향후 확장을 어떻게 지원하는가?

주요 결과

• CepGen은 두 광자 렙톤 쌍 생성에 대해 LPAIR 코드와 수치적으로 일치하여 구현의 정당성을 입증한다.
• kT-요인화된 접근법은 전단면 운동량 의존성 있는 두 광자 과정을 성공적으로 모델링하여 저가상성도 기여의 정밀한 처리를 가능하게 한다.
• 이 생성기는 탄성 및 비탄성 광자 방출을 모두 지원하며 전체 행렬 원소 처리를 통해 위상공간 안정성을 향상시킨다.
• 이 프레임워크는 확장 가능하고 모듈러하여 W± 쌍 생성 및 도핑성 벡터 메손 광자 생성과 같은 새로운 과정의 통합이 가능하다.
• 이 도구는 광자 생성 및 기타 광자 유도 과정의 시뮬레이션을 가능하게 하며, 헤비아인 초기 상태에도 응용 가능성이 있다.
• 이 구현은 pp 및 ep 초입 상태를 모두 지원하며, 실험 및 현상학적 사용을 위한 민감한 인터페이스를 제공한다.