[논문 리뷰] Pomeron intercepts at colliders

R. Peschanski, C. Royon|ArXiv.org|2000. 03. 20.

High-Energy Particle Collisions Research인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 몬테카를로 보정을 통해 운동학적 절단을 고려하여 HERA, 테바트론, LHC에서의 프론트 임펄스 제트 생성에 대한 이론적 BFKL 예측과 실험 데이터를 직접 비교할 수 있는 방법을 제안한다. HERA에서 효과적 펄라미너의 절편 $α_P = 1.43 \pm 0.025$ (통계적) $\pm 0.025$ (계측 오차)를 얻었으며, 이는 부드러운 과정에서의 값보다 뚜렷이 높고, $γ^*γ^*$ 및 큰 라피디티 디젯 데이터 사이의 중간 수준이다. 고차항 BFKL 보정은 라피디티 금지 효과를 통해 추정된다.

ABSTRACT

A method allowing for a direct comparison of data with theoretical predictions is proposed for forward jet production at HERA and Mueller-Navelet jets at Tevatron and LHC. An application to the determination of the effective Pomeron intercept in the BFKL-LO parametrization from d sigma/dx data at HERA leads to a good fit with a significantly higher effective intercept, $α_P= 1.43 \pm 0.025 (stat.) \pm 0.025 (syst.),$ than for proton (total and diffractive) structure functions. It is however less than the value of the pomeron intercept using dijets with large rapidity intervals obtained at Tevatron. We also evaluate the rapidity veto contribution to the higher order BFKL corrections. We suggest to measure the dependence of the dijet cross-sections as a function of the jet transverse energies as a signal for BFKL pomeron at LHC.

연구 동기 및 목표

• collider에서 프론트 임펄스 제트 및 멀러-나베레트 제트 생성에 대한 이론적 BFKL 예측과 실험 데이터 간의 직접 비교를 가능하게 하기 위해.
• HERA의 $d\sigma/dx$ 데이터를 사용하여 BFKL 최초순서 매개변수화에서 효과적 펄라미너 절편을 결정하기 위해.
• 디젯 단면적 비율에서의 라피디티 금지 효과를 통해 고차항 BFKL 보정의 영향을 평가하기 위해.
• LHC에서 디젯 단면적의 $E_{T1}/E_{T2}$ 의존성에 의해 측정 가능한 BFKL 역학 신호를 제안하기 위해.
• HERA, 테바트론, LHC를 포함한 다양한 과정과 에너지 스케일에서 $α_P$ 값의 일관성을 평가하기 위해.

제안 방법

• BFKL 재정렬과 효과적 구조함수를 이용해 프론트 임펄스 제트 단면적 $d\sigma/dx$ 를 기술하는 딜로프 모형 프레임워크를 사용한다.
• 실험적 운동학적 절단의 영향을 $d\sigma/dx$ 에서 분리하기 위해, 바이너리 보정 요인을 계산하기 위해 토이 몬테카를로 시뮬레이션을 적용한다.
• H1 및 ZEUS HERA 데이터에 두 개의 자유 매개변수인 효과적 강한 상호작용 상수 $\bar{\alpha}$ ( $α_P$ 와 관련) 와 정규화를 사용하여 피팅을 수행한다.
• $\exp(\epsilon(\gamma,0)Y)$ 를 헤비사이드 함수와 매개변수 $b$ 를 포함한 급수로 대체하여 고차항 BFKL 보정을 라피디티 금지 효과로 모델링한다.
• $E_{T1}/E_{T2}$ 를 탐사 도구로 사용하여 테바트론 및 LHC의 데이터와 이론적 예측인 디젯 단면적 비율 $R = \sigma_{\text{large } \Delta\eta}/\sigma_{\text{small } \Delta\eta}$ 를 비교한다.
• 피팅된 $b$ 매개변수를 사용하여 다음 최고차항 BFKL 보정의 크기를 추정하고, 다양한 collider 과정 간의 결과를 비교한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 HERA에서 직접 비교 방법을 사용하여 프론트 임펄스 제트 데이터로부터 추출된 효과적 펄라미너 절편 $α_P$ 는 무엇인가?
• RQ2 라피디티 금지 효과로 모델링된 고차항 BFKL 보정은 HERA와 테바트론 디젯 데이터 간에 어떻게 다를까?
• RQ3 LHC에서 디젯 단면적 비율의 $E_{T1}/E_{T2}$ 의존성이 BFKL 역학의 깔끔한 신호가 될 수 있는가?
• RQ4 다양한 하드 과정(예: $γ^*\u03b3^*$, 테바트론에서의 디젯)이 서로 다른 $α_P$ 값을 낳는 이유는 무엇인가?
• RQ5 라피디티 금지 효과에 대한 추출된 $b$ 매개변수는 NLO BFKL 보정에 대한 이론적 기대와 어느 정도 일치하는가?

주요 결과

• HERA에서 효과적 펄라미너 절편은 $α_P = 1.43 \pm 0.025$ (통계적) $\pm 0.025$ (계측 오차) 로 결정되었으며, 이는 연성 과정에서의 값보다 뚜렷이 높다.
• 이 값은 테바트론에서 큰 라피디티 디젯 생성에서 얻은 $α_P = 1.65 \pm 0.05$ (통계적) $\pm 0.05$ (계측 오차) 와는 다르게, LEP에서의 $γ^*\u03b3^*$ 상호작용 값보다 낮다.
• HERA에서 라피디티 금지 매개변수 $b$ 는 $1.28 \pm 0.08$ (통계적) $\pm 0.02$ (계측 오차) 로 측정되었으며, 이는 비가로운 정도의 그러나 이론적 NLO 보정보다 작은 보정을 나타낸다.
• 테바트론에서는 피팅된 $b$ 값이 $0.21 \pm 0.11$ (통계적) $\pm 0.11$ (계측 오차) 로 나타나, 0에 가깝게 일관되며, 이는 고차항 보정이 약하거나 다른 역학적 메커니즘이 작용할 수 있음을 시사한다.
• 이론적 NLO BFKL 예측은 $b \sim 2.4$ 를 예상하며, 이는 HERA 결과와는 일치하지만 테바트론 값과는 일치하지 않아, 영향 인자나 고차항 효과에서의 차이가 있을 수 있음을 시사한다.
• LHC는 큰 라피디티 간격 덕분에 BFKL 역학을 시험하기에 더 우수한 환경을 제공할 것으로 기대되며, 14 TeV에서 $Δ\eta \sim 10$ 일 때 $R \sim 20$ 이며, $E_{T1}/E_{T2}$ 에 대한 강한 의존성이 BFKL 행동을 신호로 나타낼 수 있다.