[논문 리뷰] Mueller-Navelet jets at LHC: BFKL versus high-energy DGLAP

Francesco Giovanni Celiberto, Dmitry Yu. Ivanov외 2명|arXiv (Cornell University)|2015. 04. 30.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 5인용 수 21

한 줄 요약

이 논문은 LHC에서 7 TeV에서의 Mueller-Navelet 제트 생성을 비대칭 횡방향 운동량 절단을 사용하여 BFKL 재결합과 고정계수 DGLAP 예측을 구분하는 데에 초점을 맞춘다. 두 제트에 대해 각각 35 GeV와 45–50 GeV의 절단을 적용함으로써, 연구는 빠르기 갭이 증가할수록 BFKL과 DGLAP 예측 간의 아작각 상관관계가 명확히 분리됨을 보여주며, NLO 고정계수 계산을 초월한 미측정 파arton 복사로 인한 제트 상관관계 감소를 BFKL이 어떻게 강화하는지 확인한다.

ABSTRACT

The production of forward jets separated by a large rapidity gap at LHC, the so-called Mueller-Navelet jets, is a fundamental testfield for perturbative QCD in the high-energy limit. Several analyses have already provided with evidence about the compatibility of theoretical predictions, based on collinear factorization and BFKL resummation of energy logarithms in the next-to-leading approximation, with the CMS experimental data at 7 TeV of center-of-mass energy. However, the question if the same data can be described also by fixed-order perturbative approaches has not been yet fully answered. In this paper we provide numerical evidence that the mere use of partially asymmetric cuts in the transverse momenta of the detected jets allows a clear separation between BFKL-resummed and fixed-order predictions in some observables related with the Mueller-Navelet jet production process.

연구 동기 및 목표

• LHC 7 TeV에서의 Mueller-Navelet 제트 생성에 대한 실험 데이터가 고정계수 DGLAP로 기술될 수 있는지 여부를 테스트하기 위해.
• 비대칭 횡방향 운동량 절단이 BFKL과 DGLAP 예측 간의 분리에 미치는 영향을 조사하기 위해.
• BFKL 재결합 효과가 NLO DGLAP와 실험적으로 구별 가능한 운동역학적 구성 조건을 규명하기 위해.
• 비대칭 절단이 보어 항의 지배를 줄임으로써 BFKL 동역학에 대한 민감도를 향상시켜, 수치적 증거를 제공하기 위해.
• 미래의 실험 분석에서 BFKL와 DGLAP 간의 구별을 향상시키기 위해 비대칭 절단을 권장하기 위해.

제안 방법

• NLA BFKL 접근법과 고정계수 NLO DGLAP를 사용하여 아작각 상관관계 계수 $ C_n^\text{BFKL} $와 $ C_n^\text{DGLAP} $의 수치적 계산.
• NLO 커널과 NLO 제트 영향 인자, 그리고 수치적 효율성을 높이기 위한 소형 원추 근사법을 포함한 BFKL 그린 함수의 활용.
• 횡방향 운동량과 빠르기 변수에 대한 고정밀 수치적 적분을 위해 Dadmul 통합 루틴의 사용.
• 비대칭 절단의 구현: 하나의 제트는 CMS 데이터에서처럼 35 GeV로, 다른 하나는 45 또는 50 GeV로 설정하여 대칭성을 깨고 BFKL 효과에 대한 민감도를 높임.
• 수렴성과 결과의 안정성 확보를 위해 통합 절단값의 체계적 변동(예: $ k_{J\text{max}} = 60 $ GeV, $ \nu_{\text{max}} = 50 $) 수행.
• Dadmul 통합을 통한 오차 추정 및 보수적인 오차 바, 진짜 불확도를 과대평가하는 시험 함수를 통해 검증됨.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Mueller-Navelet 제트 생성에서 비대칭 횡방향 운동량 절단이 BFKL 재결합과 고정계수 DGLAP 예측 간의 구분을 향상시킬 수 있는가?
• RQ2 빠르기 갭 $ Y $는 아작각 상관관계에 대한 BFKL과 DGLAP 예측 간의 분리에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ3 대칭 절단 상황에서 보어 항의 지배로 인해 BFKL 효과가 얼마나 심각하게 가림을 받는가?
• RQ4 제트 사이의 미측정 파arton 복사가 아작각 상관관계 감소를 유도하는 역할은 무엇이며, BFKL과 DGLAP에서는 이를 어떻게 다르게 기록하는가?
• RQ5 NLA BFKL과 NLO DGLAP 계산에서의 수치적 증거는 향후 LHC 분석에서 비대칭 절단을 권장하는 데에 기여할 수 있는가?

주요 결과

• 비대칭 절단(예: 35 GeV와 45–50 GeV)은 빠르기 갭 $ Y $가 증가할수록 아작각 상관관계 계수에 대한 BFKL과 DGLAP 예측 간의 명확하고 증가하는 분리로 이어진다.
• BFKL 접근법은 다수의 부드러운 글루온 방출을 재결합함으로써 DGLAP보다 더 강한 아작각 상관관계 감소를 예측한다. 이는 고정계수 NLO DGLAP에서는 완전히 반영되지 않는다.
• 비대칭 절단 하에서 보어 항 기여가 억제되어 지배적인 영향이 줄어들며, 다수의 해소되지 않은 파arton 방출에서 기인한 BFKL 효과가 더 명확히 드러난다.
• 이 연구는 대칭 절단이 보어 항 효과를 최대화하여 BFKL 동역학을 가려낼 수 있으며, 이는 이전 NLO DGLAP 계산에서 관찰된 불안정성과 관련이 있을 수 있음을 확인한다.
• DGLAP의 $ \nu $-통합은 지수적 감쇠가 없기 때문에 BFKL보다 절단값에 더 민감하며, 수렴을 위해 $ \nu_{\text{max}} = 50 $ 가 필요하지만, BFKL은 $ \nu_{\text{max}} = 30 $ 에서도 안정성을 유지한다.
• Dadmul 통합을 통한 오차 추정은 보수적이며, 시험 함수를 통해 검증되었으며, 보고된 불확도는 진짜 수치 오차보다 크다는 것을 시사한다.