[논문 리뷰] Multi-jet production in the high energy limit at LHC

Grigorios Chachamis, F. Caporale외 3명|arXiv (Cornell University)|2017. 12. 29.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 21인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 LHC에서의 포함형 3-jet 생성에서 일반화된 원추각도 상관 관측량을 제안하며, 루비노-네벨레트 프레임워크를 비율 형태의余弦 상관 관계를 사용하여 세 개의 제트로 확장한다. 다음으로, 양자 chromodynamics의 고에너지 영역에서의 상관 관계를 연구한 결과, BFKL 관측량에 대한 다음-최고-로그 계수(NLLA) 보정은 매우 미약한 수정만을 유도하며, 이는 13 TeV 중심질량 에너지에서도 관측량의 강력한 양자역학적 안정성을 시사한다.

ABSTRACT

We briefly review observables that were recently proposed in inclusive 3 jet production at hadronic colliders. They are based on azimuthal angle correlations between the final state jets and can be seen as a generalisation of the usual Mueller-Navelet setup. We discuss the stability of the observables once higher order corrections beyond the leading logarithmic accuracy are taken into account. Finally, we give a status report on a related project in which we examine azimuthal angle correlations for Mueller-Navelet jets after imposing a rapidity veto which forbids subsequent minijet emissions to be very close in rapidity.

연구 동기 및 목표

• 일반화된 원추각도 상관 비율을 도입하여 루비노-네벨레트 프레임워크를 세 제트 생성으로 확장하는 것.
• 주어진 로그 정확도 이외의 고차항 보정에 대한 이 관측량의 안정성을 평가하는 것.
• 글루온 그린 함수에 대한 다음-최고-로그 계수(NLLA) 보정이 제안된 관측량에 미치는 영향을 조사하는 것.
• 루비노-네벨레트 제트 구성에서 글루온 방출에 대한 빠르기 감쇠 조건이 원추각도 상관 관계에 미치는 영향을 탐색하는 것.
• 이론 예측을 √s = 7 TeV와 √s = 13 TeV에서 비교하여 에너지 의존성과 강건성을 평가하는 것.

제안 방법

• 이 연구는 다음-최고-로그 계수 정확도(NLLA)에서 발라츠키-파딘-쿠라에브-리파토프(BFKL) 프레임워크를 사용하여 글루온 그린 함수를 계산한다.
• 핵심 관측량은 여론 상관 비율이며, $ R^{MN}_{PQ} = \frac{\big\langle\cos(\theta_1 - \theta_2)\big\rangle}{\big\langle\cos(\theta_1)\big\rangle} $ 이다. 여기서 $ \theta_1 $과 $ \theta_2 $는 연속된 제트들 사이의 원추각도 차이다.
• 이론적 예측은 중심 제트의 횡운동량 범위 세 개(20–35 GeV, 35–60 GeV, 60–120 GeV)에 대해 $ R^{12}_{33} $에 대해 계산된다.
• 관측량의 안정성은 BLM 체계에서 LLA와 NLLA 결과를 비교한 상대적 편차 측도 $ \text{d}x(\text{\%}) $ 를 사용하여 정량화된다.
• 빠르기 감쇠 조건 $ b $ 가 도입되어 빠르기에서 가까운 글루온 방출을 억제하며, 이는 글루온 래더의 구조를 수정한다.
• 결과는 $ \text{LHC} \sqrt{s} = 7\text{ TeV} $ 와 $ \sqrt{s} = 13\text{ TeV} $ 에서 비교되며, 통합 및 분할된 빠르기 의존성도 분석된다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 글루온 그린 함수에 대한 NLLA 보정은 3-jet 생성에서 일반화된 원추각도 상관 비율의 안정성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 제안된 관측량 $ R^{MN}_{PQ} $ 는 LLA를 초월한 고차항 QCD 보정에 대해 어느 정도 강건한가?
• RQ3 글루온 방출에 대한 빠르기 감쇠 조건을 포함함으로써 루비노-네벨레트 제트 구성에서 원추각도 상관 관계는 어떻게 변화하는가?
• RQ4 $ \sqrt{s} = 7\text{ TeV} $ 와 $ \sqrt{s} = 13\text{ TeV} $ 사이의 중심질량 에너지 변화에 따라 $ R^{12}_{33} $ 의 이론적 예측은 어떻게 변하는가?
• RQ5 관측량의 $ y_J $-의존성은 충분히 약하여 더 넓은 실험적 제트 선택 창을 허용하는가?

주요 결과

• 글루온 그린 함수에 대한 NLLA 보정은 관측량 $ R^{12}_{33} $ 에 대해 매우 미약한 수정만을 유도하며, 이는 강력한 양자역학적 안정성을 시사한다.
• 모든 중심 제트 횡운동량 범위에서 LLA와 NLLA 결과 간의 상대적 편차 $ \text{d}x(\text{\%}) $ 는 매우 작아 안정성을 확인한다.
• $ R^{12}_{33} $ 의 $ y_i $-의존성은 $ y_i = \{-1, -0.5, 0, 0.5, 1\} $ 에 중심을 둔 다섯 개의 빠르기 범위에서 매우 약하며, 이는 더 넓은 실험적 제트 선택을 가능하게 한다.
• 이론적 예측은 $ \sqrt{s} = 13\text{ TeV} $ 에서 $ \sqrt{s} = 7\text{ TeV} $ 와 매우 유사하며, 큰 빠르기 영역에서만 미세한 변화가 있다.
• 빠르기 감쇠 조건 $ b $ 를 포함함으로써 원추각도 상관 비율은 크게 변화하며, $ \mathcal{R}^{1}_{0} $ 과 $ \mathcal{R}^{2}_{1} $ 와 실험 데이터를 일치시키기 위해 최적의 $ b $ 값이 필요하다.
• 결과는 일반화된 관측량이 고차항 보정이 있음에도 불구하고 현재 LHC 에너지에서 BFKL 역학을 탐색하는 데 강건하고 적합하다는 것을 시사한다.