[논문 리뷰] Measurement of $D^*$ Production in Diffractive Deep Inelastic Scattering at HERA

H Collaboration|arXiv (Cornell University)|2017. 01. 01.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 1

한 줄 요약

이 논문은 √s = 319 GeV에서 287 pb⁻¹의 데이터를 사용하여 HERA에서 분열성 깊은 비탄성 산란(DIS)에서 D∗(2010) 생성의 고정밀 측정을 제시한다. 측정된 단면적을 콜라인어 팩터라이제이션과 분열성 파르톤 밀도를 기반으로 한 다음차순 양자 chromodynamics(QCD) 예측과 비교한 결과, 양자역학적 이론의 타당성을 높은 정밀도로 뒷받침하며 이전 측정보다 정밀도를 두 배로 향상시켰다.

ABSTRACT

Measurements of $D^{*}(2010)$ meson production in diffractive deep inelastic scattering $(5

연구 동기 및 목표

• HERA에서 분열성 깊은 비탄성 산란에서 D∗(2010) 생성의 미분 및 통합 단면적을 측정하기 위해.
• 실험 데이터를 이용해 분열성 과정의 맥락에서 다음차순 양자 chromodynamics(QCD) 예측의 타당성을 검증하기 위해.
• 분열성 DIS에서의 D∗ 생성에 대한 전체 D∗ 생성에 대한 분열성 비율을 결정하기 위해.
• Q², y, pt,D∗, 및 ηD∗와 같은 변수에 대한 분열성 비율의 운동학적 의존성을 조사하기 위해.
• 이전 결과에 비해 분열성 DIS에서 D∗ 생성 측정의 정밀도를 두 배로 향상시키기 위해.

제안 방법

• 주로 프로톤 분해로 인한 시스템 Y와 D∗를 포함한 시스템 X 사이에 넓은 라피디티 갭이 있는 ep → eXY 사건을 분석하였다.
• 운동학적 재구성 기법을 사용하여 D∗(2010) 메손을 D∗ → Kππ 붕괴 채널을 통해 재구성하였다.
• 분열성 DIS 운동학에 부합하는 조건으로 5 < Q² < 100 GeV² 및 xIP < 0.03 범위의 절단 조건을 적용하였다.
• 이전에 H1가 포함된 분열성 단면적에서 추출한 분열성 파르톤 밀도함수(DPDF)를 기반으로 한 NLO QCD 계산을 사용하였다.
• 구분/척도 변화, 쿼크 질량(mc), 분해율 매개변수 등 이론적 불확실성을 고려하여 전파하였다.
• 측정된 단면적과 분열성 비율을 NLO QCD 예측 및 이전 실험 결과와 비교하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 분열성 DIS에서 측정된 D∗(2010) 생성 단면적은 NLO QCD 예측과 어떻게 비교되는가?
• RQ2 다양한 운동학적 영역에서 D∗ 생성의 분열성 비율은 NLO QCD 기대치와 일치하는가?
• RQ3 분열성 비율은 Q², y, D∗의 횡운동량(pt,D∗), 또는 위상공간(ηD∗)에 의해 크게 영향을 받는가?
• RQ4 이론적 모델이 제안하는 바와 같이, 분열성 비율은 단지 단면적 정의에 의존하지 않는가?
• RQ5 이 측정의 향상된 정밀도로 인해 콜라인어 팩터라이제이션의 타당성은 확인되거나 보완되는가?

주요 결과

• 측정된 분열성 DIS에서의 D∗(2010) 단면적은 NLO QCD 예측과 양호한 일치를 보였으며, 예측의 이론적 불확실성은 mc에 대해 1.8% (+0.7−0.8 DPDF, +0.02−0.04 분해율)였다.
• 통합 분열성 비율 RD는 6.5% ± 0.5% (통계) ± 0.6% (계측)로 측정되었으며, 이는 이전 측정 및 NLO QCD 예측과 일치하였다.
• D∗의 횡운동량 pt,D∗가 증가함에 따라 분열성 비율은 8%에서 3%로 감소하였으며, 이는 프로톤 잔여물에서 이용 가능한 에너지가 제한되어 있어 단면적 억제가 발생하기 때문이다.
• 고도의 |ηD∗|에서 분열성 비율은 10%에서 약 5%로 감소하였으며, 이는 xIP < 0.03 조건으로 인해 분열성 사건에서 후방 D∗ 생성이 선호됨을 나타낸다.
• Q²나 y에 대한 RD의 강한 운동학적 의존성은 불확실성 범위 내에서 관측되지 않았지만, 이는 이론적 예측과 일치하였다.
• 측정된 분열성 비율은 단지 단면적 정의에 크게 의존하지 않으며, 이는 DIS 및 광생산 영역에서 이전 측정 결과와의 일관성을 확인한다.