[논문 리뷰] Production of gluon jets in pp collisions by double pomeron exchange in the Landshoff-Nachtmann model

Adam Bzdak|ArXiv.org|2004. 04. 19.

High-Energy Particle Collisions Research인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 랑슈오프-나흐트만의 펄러몬에 대한 두 구만의 교환 모델을 사용하여 양성자-양성자 충돌에서 쿼크-반쿼크 쌍 생성과 비교하여 고형량 운동량을 가진 글루온 제트의 이중 펄러몬 교환 생성 단면적을 계산한다. 이는 레그제 근사에서 분열적 제트 생성에 대한 정량적 추정을 제공하며, 이중 펄러몬 교환을 통한 힉스 보존 생성에 대한 개선된 예측에 기여한다.

ABSTRACT

Using the Landshoff-Nachtmann two-gluon exchange model of the pomeron, the double pomeron exchange contribution to production of gluon pairs in the central region of rapidity is calculated. The results are compared with those for production of quark-antiquark pairs.

연구 동기 및 목표

• 랜드쇼프-나흐트만 모델 내에서 양성자-양성자 충돌에서 중심부 글루온 제트 생성에 대한 이중 펄러몬 교환 기여도를 계산하는 것.
• 더 단순한 유사 과정을 연구하여 이중 펄러몬 교환를 통한 힉스 보존 생성의 이론적 불확실성을 줄이는 것.
• 분열적 제트 생성에 대한 전체 추정을 얻기 위해 글루온 제트 생성 단면적을 쿼크-반쿼크 쌍 생성과 비교하는 것.
• 비퍼트루바티브 글루온 보존자와 수도바 파arametrization을 사용하여 $t_1 = t_2 = 0$에서의 두 글루온 생성에 대한 행렬 원소를 평가하는 것.
• 양성자의 삼쿼크 구조를 반영하고 앰플리튜드 계산에서 색-싱เก트론 펄러몬 교환를 고려하는 것.

제안 방법

• 펄러몬이 충돌하는 양성자 내의 쿼크 선 사이에서 비퍼트루바티브 글루온 두 개의 교환으로 표현되는 랑슈오프-나흐트만 모델을 사용한다.
• 이중 펄러몬 교환에 대한 12개의 파인먼 다이어그램을 평가하며, $t_1 = t_2 = 0$에서 레그제 궤도 행동을 이용해 세 개의 주요 다이어그램으로 단순화한다.
• 쿼크와 글루온의 운동량에 대해 수도바 파arametrization을 적용하며, $p_1^2 = p_2^2 = 0$로 설정하고, 델타 함수 $\delta(q_1^2)\delta(q_2^2)$를 통해 유효 조건을 도입한다.
• 비퍼트루바티브 글루온 보존자 $D(p^2) = D_0 \exp(p^2/\mu^2)$를 사용하여 행렬 원소 $M_{fi}^{(3)}$ 및 $M_{fi}^{(4)}$를 계산하며, $\mu \approx 1$ GeV이다.
• 색과 스피너 수축을 $\gamma$-행렬 구조와 $\varepsilon_i r_i = \varepsilon_i p_1 = 0$를 만족하는 극화 벡터를 사용하여 수행하며, $\sum_\lambda \varepsilon_i^\mu \varepsilon_i^\nu = -g^{\mu\nu} + \cdots$이다.
• 횡방향 운동량 $\vec{v}$에 대한 적분을 지수 감쇠를 통해 근사하여 행렬 원소의 폐쇄형 표현을 도출한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 랜드쇼프-나흐트만 모델 내에서 pp 충돌에서 고형량 운동량을 가진 두 글루온 제트의 이중 펄러몬 교환 생성 단면적은 얼마인가?
• RQ2 동일한 프레임워크 내에서 글루온 제트 생성 앰플리튜드는 쿼크-반쿼크 쌍 생성과 정량적으로 어떻게 비교되는가?
• RQ3 비퍼트루바티브 글루온 보존자와 두 글루온 교환 메커니즘이 중심 분열적 제트 생성에 대한 앰플리튜드를 결정하는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ4 레그제 궤도 매개변수 $\alpha(t) = 1 + \epsilon + \alpha' t$에서 $\epsilon \approx 0.08$, $\alpha' = 0.25$ GeV$^{-2}$는 앰플리튜드 스케일링에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ5 색-싱게트론 펄러몬 교환은 분열적 제트 생성 총 단면적에 어떤 기여를 하는가?

주요 결과

• 이중 펄러몬 교환에 의한 글루온 쌍 생성에 대한 행렬 원소는 $t_1 = t_2 = 0$에서 $M_{fi}^{(4)} = -A\frac{4}{12}\delta_{s,c}^{if}\delta_{uw}\pi\tau s \varepsilon_1\varepsilon_2$로 유도되며, 이는 두 글루온 교환 다이어그램으로부터 유래된 주요 기여를 나타낸다.
• 행렬 원소 $M_{fi}^{(3)}$는 횡방향 운동량 $\vec{v}$에 대한 적분으로 표현되며, $f(\vec{v})$는 운동량과 극화 벡터에 따라 달라지며, $\vec{v}^2/\tau$에 대한 지수 감쇠를 통해 평가된다.
• 전체 앰플리튜드는 비퍼트루바티브 글루온 보존자 $D(p^2) = D_0 \exp(p^2/\mu^2)$를 사용하여 구성되며, $G^2 D_0 \approx 30$ GeV$^{-1}$ GeV$^{-1}$이고, 결합 상수 $g$와 $G$를 포함한다.
• 색 구조는 $\delta_{s,c}^{if}\delta_{uw}$를 통해 계산되며, 이는 색-싱게트론 최종 상태를 나타내며, $t_1 = t_2 = 0$ 근사에서 $\int d^2\vec{v} \exp(-\vec{v}^2/\tau)$ 항이 포함된다.
• 결과로 도출된 앰플리튜드는 $\left(s/s_1\right)^{\alpha_2-1}\left(s/s_2\right)^{\alpha_1-1}$로 스케일링되며, 레그제 행동과 일치한다. 여기서 $\alpha_1 = 1 + \epsilon + \alpha' t_1$, $\alpha_2 = 1 + \epsilon + \alpha' t_2$이다.
• 이 프레임워크는 쿼크-반쿼크 쌍 생성과의 직접 비교를 가능하게 하여, 랑슈오프-나흐트만 모델 내에서 총 이중분열 제트 단면적 추정에 일관된 기반을 제공한다.