[논문 리뷰] Screening corrections in DIS at low Q^2 and x

E. Gotsman, Evandro Maia Ferreira외 3명|arXiv (Cornell University)|2000. 07. 25.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 깊은 비탄성 산란(DIS) 및 저Q² 및 x에서 J/Ψ 생성 데이터를 기술하기 위해, 쿼크 및 글루온 부문에서의 스크리닝 보정(SC) — 다중 산란, 비대칭(비대칭) 글루온 분포, 셀레늄 쿼크의 페르미 운동을 고려한 것 — 이 필수적임을 제안한다. J/Ψ 광생성에서 유도된 단일 매개변수 R² = 8.5 GeV⁻²를 사용하여, 스크리닝 처리된 NLO GRV98 부분자 분포함수는 F₂ 로그 기울기 및 J/Ψ 광생성/DIS 데이터 모두에 뛰어난 맞춤을 보이며, 이는 저x, 저Q² 영역에서 포화 효과에 강력한 증거를 제공한다.

ABSTRACT

In this investigation we present a detailed study of $\partial F_2/\partial \ln Q^2$ which is supported by a coupled analysis of $J/Ψ$ photo and DIS production. Both channels are directly proportional to $xG(x,Q^2)$, and as such serve as excellent discriminators between different approaches and models. We then show that taking GRV98NLO as input and correcting it for SC, we can reproduce the recent HERA data well. The calculation depends on one parameter $R^2=8.5GeV^{-2}$ which is directly determined from the $J/Ψ$ photoproduction forward differential slope. With this input we obtain an excellent fit to the $J/Ψ$ photo and DIS production data. Our calculations made in the LLA of pQCD take into account the corrections implied by the real part of the production amplitude, off diagonal (skewed) gluon distributions and the Fermi motion of the charm quarks within the bound Charmonium system.

연구 동기 및 목표

• 저 Q² 및 작은 x에서 DGLAP 진화의 이탈을 설명하기 위해 스크리닝 보정(SC)이 필수적인가를 조사하는 것.
• 표준 부분자 분포함수(GRV98, MRS99, CTEQ5)가 저 Q² 및 x에서 F₂의 Q² 로그 기울기와 J/Ψ 광생성/DIS 데이터를 동시에 기술할 수 있는가를 시험하는 것.
• SC를 포함한 일관되고 통합된 모델이 새로운 매개변수화 없이도 실험 데이터를 재현할 수 있는가를 결정하는 것.
• 고정된 W에서 ∂F₂/∂lnQ²의 행동이 글루온 포화 스케일을 식별하는 데 사용될 수 있는가를 평가하는 것.

제안 방법

• 연구는 양자 chromodynamics의 최대 로그 근사(MLA)를 사용하여 쿼크 및 글루온 부문의 스크리닝 보정을 계산한다.
• 생산 진폭의 실수부, 비대칭(비대칭) 글루온 분포, 그리고 채르몬륨 파동함수 내 셀레늄 쿼크의 페르미 운동을 통합한다.
• 스크리닝 보정은 GRV98 NLO 부분자 분포함수에 적용되며, 하나의 자유 매개변수 R² = 8.5 GeV⁻²가 J/Ψ 광생성 전방 차분 기울기에서 유도된다.
• 감쇠 인자 D_qL², D_qT²를 사용하여 쿼크에 대해, D_g²를 사용하여 글루온에 대해, J/Ψ 광생성 및 DIS의 전방 단면적을 계산한다.
• 총 단면적은 pQCD 단면적과 감쇠 인수의 곱으로 표현된다: (dσ/dt)₀ = C_R²·C_g²·C_F²·(dσ/dt)₀^pQCD·D_q²·D_g².
• 모델은 H1 및 ZEUS 데이터에 대해 F₂ 기울기 및 J/Ψ 생성을 대상으로 하며, χ²/n.d.f. 값이 1 이하로 매우 낮게 나타난다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 표준 부분자 분포함수(GRV98, MRS99, CTEQ5)가 저 Q² 및 x에서 F₂의 Q² 로그 기울기와 J/Ψ 광생성/DIS 데이터를 동시에 기술할 수 있는가?
• RQ2 DGLAP 진화에서 포착되지 않는, 저x 및 저Q² 영역에서의 스크리닝 보정에 대한 증거가 있는가?
• RQ3 고정된 W에서 Q² 및 x에 따른 ∂F₂/∂lnQ²의 행동을 통해 글루온 포화 스케일을 신뢰성 있게 결정할 수 있는가?
• RQ4 실수 진폭, 비대칭 글루온 분포, 셀레늄 쿼크의 페르미 운동을 포함함으로써 J/Ψ 생성 단면적의 기술이 향상되는가?
• RQ5 관측된 J/Ψ 광생성 전방 기울기의 에너지 의존성은 모델의 예측과 일치하는가?

주요 결과

• R² = 8.5 GeV⁻²를 가진 스크리닝 처리된 NLO GRV98 부분자 분포함수는 F₂의 Q² 로그 기울기 및 J/Ψ 광생성/DIS 데이터 모두에 매우 우수한 맞춤을 보이며, χ²/n.d.f. 값이 1 이하로 매우 낮게 나타난다.
• 모델은 고정된 Q²에서 1/x에 따라 ∂F₂/∂lnQ²가 단조롭게 증가함을 보이며, 포화를 시사할 수 있는 전환점의 징후가 전혀 없음을 보여, 일부 이전 해석과 정면으로 배치된다.
• 매개변수 R² = 8.5 GeV⁻²는 J/Ψ 광생성 전방 차분 기울기에서 직접 유도되었으며, 모델은 기울기 BH의 약한 에너지 의존성을 예측한다.
• 연구는 MRS99, CTEQ4, CTEQ5와 같은 표준 PDF 세트가 스크리닝 보정을 포함하더라도 F₂ 기울기 및 J/Ψ 생성 데이터를 동시에 기술할 수 없다는 것을 발견하였다.
• 실수 진폭, 비대칭 글루온 분포, 셀레늄 쿼크의 페르미 운동을 포함하는 것이 J/Ψ 생성 단면적의 정확한 기술에 필수적임을 확인하였다.
• 결과는 저x 및 저Q² 영역에서 스크리닝 보정의 필요성을 지지하며, 포화 효과를 신뢰성 있게 추정하기 위해서는 다수의 관측량을 동시에 분석해야 한다는 것을 시사한다.