[논문 리뷰] Drell-Yan production at forward rapidities: a hybrid factorization approach

Wolfgang Schäfer, Antoni Szczurek외 2명|arXiv (Cornell University)|2016. 10. 17.

High-Energy Particle Collisions Research참고 문헌 4인용 수 1

한 줄 요약

이 논문은 전방 빠르기 영역에서 양성자-양성자 충돌에서 Drell-Yan 이론 레프톤 생성을 위한 하이브리드 인수분해 방법을 제시한다. 이는 kT-인수분해 프레임워크 내에서 콜라inear 쿼크 분포와 비통합 글루온 분포(UGDFs)를 조합한 것으로, 모든 네 종류의 Drell-Yan 응집도 함수와 최종 상태 레프톤에 대한 운동량 조건을 포함한다. 이는 이전에 두루미 모델에서 忽略된 두 양성자 기여조차도 LHCb의 전방 빠르기 영역에서도 포함되어야 하며, 저질량 이론 레프톤에서 글루온 포화 효과의 명백한 증거가 없음을 보여준다.

ABSTRACT

We discuss the Drell-Yan production of dileptons at high energies in the forward rapidity region of proton-proton collisions in a hybrid high-energy approach. This approach uses unintegrated gluon distributions in one proton and collinear quark/antiquark distributions in the second proton. We compute various distributions for the case of low-mass dilepton production and compare to the LHCb and ATLAS experimental data on dilepton mass distributions. In distinction to dipole approaches, we include four DrellYan structure functions as well as cuts at the level of lepton kinematics. The impact of the interference structure functions is rather small for typical experimental cuts. We find that both side contributions (gq/q¯ and q/qg¯ ) have to be included even for the LHCb rapidity coverage which is in contradiction with what is usually done in the dipole approach. We present results for different unintegrated gluon distributions from the literature. Some of them include saturation effects, but we see no clear hints of saturation even at small Mll.

연구 동기 및 목표

• 전방 빠르기 영역에서 Drell-Yan 생성을 위한 운동량 영역 인수분해 방법을 개발하기 위해.
• 모든 네 종류의 Drell-Yan 스핀 응집도 함수와 최종 상태 레프톤에 대한 운동량 조건을 포함하기 위해.
• 저질량 이론 레프톤 생성에서 글루온 포화 효과가 관측 가능한지 테스트하기 위해.
• 예측치를 LHCb 및 ATLAS 실험 데이터와 비교하기 위해.
• 기존의 두루미 모델 접근법에서 '다른 쪽' 양성자 기여를 忽略하는 것이 타당한지 평가하기 위해.

제안 방법

• 하이브리드 인수분해 체계를 사용: 큰 x 파arton에 대해 콜라inear 쿼크/반쿼크 분포, 작은 x 파arton에 대해 비통합 글루온 분포(UGDFs).
• kT-인수분해 형식을 적용하고, 네 종류의 Drell-Yan 응집도 함수(ΣT, ΣL, Σ∆, Σ∆∆)에 대한 영향 인자들을 사용.
• 전단면 운동량(Lepton의 kT > 3 GeV, LHCb용; >6 GeV, ATLAS용)과 빠르기(y+ , y− ∈ [2, 4.5], LHCb용)에 대한 운동량 조건을 통합.
• 가상 광자의 기술적 기술을 위해 운동량 분율 xF = x+ + x− 과 전단면 운동량 q = k+ + k− 를 사용.
• 포화 효과의 인위적 강화를 방지하기 위해 x1, x2에서 최종 상태 쿼크 운동량 기여를 보정.
• 문헌에서 얻은 여러 UGDFs를 사용: KMR, Kutak-Stasto, AAMS, GBW; 일부는 포화 효과를 포함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 두 양성자 기여(gq/¯q 및 q/¯qg)를 포함함으로써 LHCb 데이터와의 일치도가 전방 빠르기 영역에서 향상되는가?
• RQ2 포화 효과를 포함하는 비통합 글루온 분포는 포화 효과가 없는 것보다 LHCb의 저질량 이론 레프톤 생성 데이터를 더 잘 기술하는가?
• RQ3 낮은 이론 레프톤 질량(Mll)에서 전방 Drell-Yan 과정에서 글루온 포화 효과가 관측 가능한가?
• RQ4 레프톤의 전단면 운동량과 빠르기 조건이 두 양성자 측면의 기여 비율에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 왜 두루미 모델은 '다른 쪽' 양성자 기여를 忽略할 경우 LHCb 데이터를 설명하지 못하는가?

주요 결과

• LHCb의 이론 레프톤의 관측 질량 분포는 KMR 비통합 글루온 분포에 의해 잘 기술되며, 포화 효과를 포함하는 UGDFs는 더 낮은 일치도를 보인다.
• LHCb의 전방 빠르기 영역에서도 두 양성자 기여—특히 '다른 쪽' gq/¯q 성분—을 포함시켜야 하며, 이는 기존의 두루미 모델에서 일반적으로 간과되는 가정과 정면으로 배치된다.
• 일반적인 실험 조건 하에서 간섭 구조 함수(Σ∆, Σ∆∆)는 무시할 만큼 작은 영향을 미친다.
• LHCb의 운동량 창 내에서 '전방' 양성자에서 유래한 해성 쿼크가 이론 레프톤 빠르기 분포에 상당한 기여를 하며, 고유 쿼크만으로는 데이터를 기술하기에 부족하다.
• 중앙 영역에서의 ATLAS 데이터는 기대한 바와 같이 하이브리드 접근법으로는 잘 기술되지 않으며, 콜라inear 대비 비통합 파arton 처리의 비대칭성 때문이기 때문이다.
• 포화 효과의 명백한 증거는 저질량 이론 레프톤 영역에서조차 관측되지 않으며, 포화 효과를 포함하는 UGDFs를 사용한 경우에도 마찬가지다.