[논문 리뷰] Probes of the small x gluon via exclusive J/psi and Upsilon

Stephen Jones, A. D. Martin외 2명|arXiv (Cornell University)|2013. 07. 26.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 7인용 수 22

한 줄 요약

이 논문은 HERA와 LHC의 배제적 J/ψ 및 Υ 생성 데이터를 이용하여 소규소-x 글루온 분포에 대한 제약을 향상시켰으며, 기울어진 PDF 효과, 실수부 진폭 기여, 흡수 보정을 포함한다. 이는 낮은 x에서 안정된 다음차순근사 수준의 글루온 PDF를 제시하여 8 및 14 TeV에서 J/ψ 및 Υ 생성에 대한 정밀 예측을 가능하게 한다.

ABSTRACT

New, more precise data on diffractive J/psi photoproduction and on exclusive J/psi production in the process pp -> p + J/psi + p at the LHC allow a better constraint on the low-x gluon distribution in the domain of relatively low scales Q^2 ~ 2-6 GeV^2. We account for the `skewed' effect and for the real part of the amplitude, as well as for the absorptive corrections in the case of the exclusive process pp -> p + J/psi + p. The predictions for exclusive J/psi production at \sqrt{s}=8 and 14 TeV and for exclusive Upsilon(1S) production at 7, 8 and 14 TeV are also given. We present results at leading and next-to-leading order.

연구 동기 및 목표

• 배제적 J/ψ 및 Υ 생성 데이터를 이용하여 소규소-x 글루온 분포함수(PDF)에 대한 제약을 향상시키기 위해.
• 이전에 포함되지 않은 차분성 벡터 메손 생성 데이터를 통합함으로써 글로벌 PDF 분 析의 한계를 해결하기 위해.
• 배제적 pp → p + J/ψ + p 과정에서 비양자역학적 효과인 기울어짐, 실수부 진폭 기여, 흡수 보정을 고려하기 위해.
• LHC 에너지 7, 8, 14 TeV에서 배제적 J/ψ 및 Υ(1S) 생성에 대한 정밀 이론적 예측을 제공하기 위해.
• 미래 LHC 측정이 기존에 탐색되지 않은 낮은 x 영역에서 글루온 PDF를 탐색할 잠재력을 입증하기 위해.

제안 방법

• 배제적 생성에서 두 개의 교환 글루온이 다른 운동량 분율 x 및 x′을 지닌 기울어진(GPD) 글루온 PDF를 사용하여 이를 보정하기 위해.
• 소규소-x 영역에서 O(x) 정확도로 일반화된 PDF를 진단 PDF와 연결하기 위해 Shuvaev 변환을 적용하기 위해.
• 실수부 진폭을 분산 관계를 통해 포함하여, 소규소-x 진폭에서 ReA/ImA ≈ (π/2)λ을 추정하기 위해.
• 모델 4의 gap survival 확률 S²를 사용하여 배제적 pp → p + J/ψ + p 과정에서 흡수 보정을 구현하기 위해.
• 최종 상태의 횡방향 운동량(kT)에 대한 통합을 통해 NLO 보정을 근사함으로써, 효과적으로 NLO 수준의 정확도를 달성하기 위해.
• 주어진 방정식(식 17)을 사용한 매개변수화로 주로 이중 로그를 재결합하여, 낮은 x 및 낮은 스케일(Q² = 2.4 GeV²)에서 안정된 글루온 PDF를 얻기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 HERA 및 LHC에서의 배제적 J/ψ 및 Υ 생성은 소규소-x 글루온 PDF에 대한 제약을 어떻게 향상시킬 수 있는가?
• RQ2 기울어짐과 흡수 보정은 배제적 벡터 메손 생성에서 글루온 PDF 추출에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 실수부 진폭 기여와 gap survival 요소는 배제적 J/ψ 및 Υ(1S) 생성에 대한 이론적 예측에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 신규 HERA 및 LHCb 데이터의 통합은 전통적인 글로벌 분 析을 초월하여 낮은 x 글루온 분포를 얼마나 정밀하게 개선할 수 있는가?
• RQ5 8 및 14 TeV LHC 에너지에서 배제적 J/ψ 및 Υ(1S) 생성의 예측 단면적은 얼마인가?

주요 결과

• 기대된 글루온 PDF는 낮은 x(약 x ~ 0.01)에서 조차 낮은 스케일 Q² = 2.4 GeV²에서도 안정되어 있으며, 기존의 글로벌 분 析에서 관찰되는 감소 현상과는 다릅니다.
• 표준 글로벌 피팅보다 x ~ 0.01에서 글루온 분포가 더 작지만, 낮은 x에서 물리적으로 비합리적인 억압을 피합니다.
• √s = 8 및 14 TeV에서의 배제적 J/ψ 생성에 대한 예측이 제공되며, 빠르도 및 에너지에 따라 gap survival 요소 S²는 약 0.85에서 0.95 사이입니다.
• 7, 8, 14 TeV에서의 배제적 Υ(1S) 생성에 대한 예측이 제시되며, 빠르도 전역에서 S² 요소는 약 0.85에서 0.95 사이입니다.
• 이 연구는 향후 LHC 측정이 기존에 접근할 수 없었던 낮은 x 영역에서 글루온 PDF를 탐색할 수 있음을 보여줍니다.
• kT 통합과 흡수 보정의 통합은 효과적으로 NLO 수준의 영향을 반영하는 더 견고한 이론적 프레임워크를 제공합니다.