[논문 리뷰] Dijet impact factor in DIS at next-to-leading order in the Color Glass Condensate

Paul Caucal, Farid Salazar외 1명|arXiv (Cornell University)|2021. 08. 13.

High-Energy Particle Collisions Research참고 문헌 128인용 수 75

한 줄 요약

이 논문은 컬러 글라스 컨덴세이트(CGC) 효과 이론에서 핵에 대한 깊이 비탄성 산란(DIS)에서의 포함형 이제트 생성에 대해 다음 주요 순서(NLO) 영향 인자를 계산한다. 양자역학적 양자장 이론의 공변 편미분 이론과 빛의 경로를 따라 움직이는 윌슨 라인 상관관계를 사용하여, NLO에서의 속도 변화는 JIMWLK 해밀토니안에 의해 지배됨을 보여주며, 이는 이젠트 단면적에 대해 O(α²ₛ ln(xf/xBj))의 정밀도를 달성한다. 이 결과는 전자-이온 충돌기(EIC)에서 글루온 포화 현상을 정밀하게 연구할 수 있게 한다.

ABSTRACT

We compute the next-to-leading order impact factor for inclusive dijet production in deeply inelastic electron-nucleus scattering at small $x_{ m Bj}$. Our computation, performed in the framework of the Color Glass Condensate effective field theory, includes all real and virtual contributions in the gluon shock wave background of all-twist lightlike Wilson line correlators. We demonstrate explicitly that the rapidity evolution of these correlators, to leading logarithmic accuracy, is described by the JIMWLK Hamiltonian. When combined with the next-to-leading order JIMWLK Hamiltonian, our results for the impact factor improve the accuracy of the inclusive dijet cross section to $\mathcal{O}(\alpha_s^2 \ln(x_f/x_{ m Bj}))$, where $x_f$ is a rapidity factorization scale. These results are an essential ingredient in assessing the discovery potential of inclusive dijets to uncover the physics of gluon saturation at the Electron-Ion Collider.

연구 동기 및 목표

• 작은 xBj에서 전자-핵 깊이 비탄성 산란(DIS)에서의 포함형 이젠트 생성에 대한 다음 주요 순서(NLO) 영향 인자를 계산하기 위해.
• NLO 영향 인자를 NLL JIMWLK 진화와 결합하여, CGC 프레임워크 내에서 포함형 이젠트 단면적 계산의 정밀도를 O(α²ₛ ln(xf/xBj))로 향상시키기 위해.
• 느린 글루온 근사에서 NLO 이젠트 진폭의 JIMWLK 인화를 확립하고, 향후 수치적 응용을 위해 영향 인자를 분리하기 위해.
• 전자-이온 충돌기(EIC)에서 고에너지 QCD에서 글루온 포화와 4형상 상관관계를 탐색하기 위한 기초 도구를 제공하기 위해.

제안 방법

• CGC 효과 이론에서 공변 편미분 이론과 CGC 꼬리에 맞는 운동량 공간 피纳만 규칙을 사용하여 체계적인 NLO 계산을 수행한다.
• 충격파 이전 및 이후의 글루온 방출을 포함한 모든 실 및 가상 보정을 계산하며, 빨대형 및 자유 글루온 전파함수를 사용한 자기에너지 및 꼬리 다이어그램을 포함한다.
• 루프 적분을 평가하기 위해 윤곽 적분 기법과 셰윙거 매개변수화를 적용하며, 특히 소프트 및 콜라린어 발산에 집중한다.
• 일차 루프 순서에서 소프트, 콜라린어, 고에너지 발산이 상쇄됨을 보여주며, 진폭의 재정규화 가능성을 확인한다.
• 영향 인자를 추출하고 JIMWLK 인화를 증명하기 위해 작은 종단 운동량 분율(소속된 운동량 비율)의 느린 글루온 근사를 도입한다.
• 정규 및 즉각적인 글루온 기여를 포함한, 횡방향 및 종방향 광자 편광 상태에서의 NLO 영향 인자에 대한 명시적 표현을 유도한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 작은 xBj에서 CGC 프레임워크 내에서 포함형 이젠트 생성에 대한 NLO 영향 인자는 어떻게 계산할 수 있는가?
• RQ2 CGC 프레임워크 내에서 실 및 가상 보정은 어떤 정도까지 발산을 상쇄하며, NLO에서 재정규화는 어떻게 달성되는가?
• RQ3 느린 글루온 근사에서 NLO 진폭은 인화되는가? 만약 그렇다면, 속도 변화에 대해 JIMWLK 해밀토니안을 재현하는가?
• RQ4 횡방향 및 종방향 편광을 가진 가상 광자에 대한 NLO 영향 인자의 구조는 무엇이며, 이는 이젠트 운동학과 어떻게 관련되는가?
• RQ5 NLO 영향 인자를 NLL JIMWLK 진화와 조합하면 포함형 이젠트 단면적의 정밀도는 어떻게 향상되는가?

주요 결과

• 모든 실 및 가상 보정을 포함한 CGC EFT 내에서 NLO 이젠트 영향 인자가 계산되었으며, 발산에 대한 완전한 제어가 이루어졌다.
• 모든 소프트, 콜라린어 및 고에너지 발산이 일차 루프 순서에서 상쇄됨을 확인하여, CGC 프레임워크 내에서 NLO 진폭의 일관성을 입증하였다.
• 느린 글루온 근사에서 NLO 진폭은 과정에 따라 달라지는 영향 인자와 일반적인 진화 핵심으로 분리되며, NLO에서 JIMWLK 인화를 증명하였다.
• 윌슨 라인 상관관계의 속도 변화가 주로 로그 정확도에서 JIMWLK 해밀토니안에 의해 지배됨을 보였으며, 이제 NLO 핵심이 완전히 포함되었다.
• NLO 영향 인자를 NLL JIMWLK 진화와 조합할 경우, 포함형 이젠트 단면적이 O(α²ₛ ln(xf/xBj))의 정밀도를 확보하게 되었으며, EIC에서 정밀 현상학적 연구가 가능해졌다.
• 정규 및 즉각적인 글루온 꼬리 기여를 포함한 횡방향 및 종방향 광자 편광 상태에서의 NLO 영향 인자에 대한 명시적 해석적 표현이 도출되었다.