[논문 리뷰] Charged hadron fragmentation functions from collider data

Valerio Bertone, Nathan P. Hartland외 3명|arXiv (Cornell University)|2018. 07. 09.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 1인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 테바트론과 LHC에서의 양성자-(반)양성자 충돌에서의 횡운동량 분포를 사용하여, 미확인된 양성자-형편의 분열함수(FFs)의 다음 차수의 정렬 결정인 NNFF1.1h를 제시한다. 하드론 충돌기 데이터의 포함은 글루온 분열함수를 상당히 제약하면서도 전자-양전자 결합 데이터와의 일관성을 확인한다.

ABSTRACT

We present NNFF1.1h, a new determination of unidentified charged-hadron fragmentation functions (FFs) and their uncertainties. Experimental measurements of transverse-momentum distributions for charged-hadron production in proton-(anti)proton collisions at the Tevatron and at the LHC are used to constrain a set of FFs originally determined from electron-positron annihilation data. Our analysis is performed at next-to-leading order in perturbative quantum chromodynamics. We find that the hadron-collider data is consistent with the electron-positron data and that it significantly constrains the gluon FF. We verify the reliability of our results upon our choice of the kinematic cut in the hadron transverse momentum applied to the hadron-collider data and their consistency with NNFF1.0, our previous determination of the FFs of charged pions, kaons, and protons/antiprotons.

연구 동기 및 목표

• 하드론 충돌기에서의 새로운 실험 데이터를 통합하여, 미확인된 양성자-형편의 분열함수(FFs)의 결정을 향상시키기 위해.
• 양성자-(반)양성자 충돌에서의 횡운동량 분포를 활용하여, 특히 글루온에 대한 불확실성을 줄이기 위해.
• 분열함수의 맥락에서 하드론 충돌기 데이터와 기존 전자-양전자 결합 데이터 간의 일관성을 검증하기 위해.
• 하드론 충돌기 데이터에 적용된 운동량 조건의 변화에 대한 분열함수 결정의 강건성을 평가하기 위해.

제안 방법

• 테바트론과 LHC에서의 양성자-(반)양성자 충돌에서의 양성자-형편의 횡운동량 분포를 사용하여, 양성자-형편의 분열함수를 양자 양자역학의 다음 차수 정렬에서 전역 피팅한다.
• 분열함수를 제약하기 위해, 이전에 결정된 전자-양전자 결합 데이터에서의 FFs와 하드론 충돌기 데이터를 결합한다.
• 하드론 충돌기 데이터에 대해 하드론의 횡운동량에 대한 운동량 조건을 적용하고, 그 결과에 미치는 영향을 체계적으로 시험한다.
• 신뢰할 수 있는 오차 추정을 보장하기 위해 불확실성은 베이지안 방법론을 사용하여 평가한다.
• 결과는 이전의 NNFF1.0 결정과 교차 검증하여 일관성과 신뢰성을 확보한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 양성자-(반)양성자 충돌에서의 횡운동량 분포는 미확인된 양성자-형편의 분열함수를 어느 정도 제약하는가?
• RQ2 하드론 충돌기 데이터에서 추출된 분열함수는 전자-양전자 결합 데이터에서 유도된 것과 어느 정도 일관하는가?
• RQ3 검출된 하드론의 횡운동량에 대한 운동량 조건이 최종 FF 결정에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 e+e− 데이터만을 사용할 때와 비교해, 하드론 충돌기 데이터를 포함함으로써 글루온 분열함수의 불확실성은 어떻게 향상되는가?

주요 결과

• 하드론 충돌기 데이터의 포함은 글루온 분열함수의 불확실성을 상당히 감소시킨다.
• 테바트론과 LHC의 횡운동량 분포는 전자-양전자 결합 데이터에서 유도된 분열함수와 일관성이 있다.
• NNFF1.1h의 결과는 이전의 NNFF1.0 결정과 일관성이 있으며, 방법론의 신뢰성을 검증한다.
• 횡운동량에 대한 운동량 조건의 선택은 최종 분열함수에 미미한 영향을 미치며, 결과의 강건성을 확인한다.