[논문 리뷰] Shadowing corrections to the evolution of singlet structure function

Mayuri Devee|arXiv (Cornell University)|2018. 08. 02.

High-Energy Particle Collisions Research인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 단일 구조함수 $F_2^S(x,Q^2)$ 의 비선형 GLR-MQ 방정식에 대해 Regge-유사한 가정을 사용하여 반분석적 해를 제시하며, 재결합 효과를 통한 글루온 샤로잉을 포함한다. 비선형 보정이 소규모-$x$ 에서 $F_2^S$ 의 급격한 증가를 억제함을 보여주며, $R=2$ GeV$^{-1}$ 에서는 뚜렷한 억제 효과가 관측되어 글루온 재결합이 고밀도 QCD 영역에서 단위성 복원의 핵심 메커니즘임을 확인한다.

ABSTRACT

We report a semi-analytical approach for the solution of the nonlinear Gribov-Levin-Ryskin-Mueller-Qiu (GLR-MQ) evolution equation for sea quark distribution and investigate the effect of gluon shadowing on the small-x and moderate-Q^2 behaviour of singlet structure function, F_2^S(x,Q^2). The predicted values of singlet structure functions with shadowing corrections are comparable with different experimental data as well as parametrizations. It is very fascinating to observe signatures of gluon recombination in our predictions. We note that, with decreasing x the the rapid growth of singlet structure function is eventually tamed by the shadowing or nonlinear term appeared in the QCD evolution due to gluon recombination. This taming behaviour of shadowing singlet structure function towards small-x become significant at the hot spots, at R=2 GeV^{-1}. Further the computed values of the ratio of {F_2^S(x,Q^2)} with shadowing to that without shadowing clearly indicate that towards smaller values of x and Q^2 the nonlinear effects play an increasingly important role.

연구 동기 및 목표

• 글루온 샤로잉과 재결합이 단일 구조함수 $F_2^S(x,Q^2)$ 의 소규모-$x$ 와 중간-$Q^2$ 행동에 미치는 영향을 조사하는 것.
• GLR-MQ 방정식을 통해 글루온 분포에서의 반분석적 Regge-유사 접근을 해류 쿼크 분포로 확장하는 것.
• 실험 데이터와 파라미터화와의 비교를 통해 비선형 GLR-MQ 진화의 현상학적 타당성을 평가하는 것.
• 비선형 보정이 소규모-$x$ 에서 DGLAP에 의해 유도되는 $F_2^S$ 의 증가를 억제하는 데서 수행하는 역할를 정량화하는 것.
• 글루온 공간 분포를 $R$ 로 파arameter화한 경우 샤로잉 보정의 강도에 미치는 영향을 검토하는 것.

제안 방법

• 글루온 분포에 대해 Regge-유사한 가정을 사용하여 GLR-MQ 방정식의 선형 스케일 근사에서 반분석적 해를 유도한다.
• 재결합 효과를 통한 비선형 보정($gg \to g$)과 $q\bar{q}$ 재결합($gg \to q\bar{q}$)을 팬 다이어그램을 통해 모델링한다.
• 그림자 효과 보정을 포함한 GLR-MQ 방정식을 사용하여 진화된 해류 쿼크 분포에서 단일 구조함수 $F_2^S(x,Q^2)$ 를 계산한다.
• 재결합 강도를 나타내는 매개변수 $K(x)$ 는 최적의 현상학적 일치를 위해 범위 $0.28 < K < 1.2$ 내에서 상수 $K$ 로 간주한다.
• 예측치는 $0.6 \leq Q^2 \leq 27$ GeV$^2$ 와 $10^{-4} \leq x \leq 10^{-1}$ 의 범위에서 NMC, E665 데이터 및 NNPDF 파라미터화와 비교된다.
• 소규모-$x$ 와 저-$Q^2$ 에서 비선형 효과의 영향 증가를 정량화하기 위해 GLR-MQ/DGLAP 비율을 계산한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 글루온 재결합에 기인한 그림자 효과 보정이 단일 구조함수 $F_2^S(x,Q^2)$ 의 소규모-$x$ 진화에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ2 비선형 GLR-MQ 진화가 소규모-$x$ 에서 DGLAP에 의해 유도되는 $F_2^S$ 의 증가를 어느 정도 억제하는가?
• RQ3 글루온의 공간 분포를 $R$ 으로 파arameter화한 경우, 그 강도에 미치는 그림자 효과 보정의 영향은 어떠한가?
• RQ4 저소규모-$x$ 와 저-$Q^2$ 에서 GLR-MQ와 DGLAP 예측치 간의 $F_2^S$ 비율에 비선형 효과가 미치는 정량적 영향은 무엇인가?
• RQ5 그림자 효과를 포함한 GLR-MQ 예측치가 해당 운동역학 영역 전반에서 실험 데이터와 파라미터화와 얼마나 잘 일치하는가?

주요 결과

• 그림자 효과 보정이 포함된 GLR-MQ 해는 $10^{-4} < x < 10^{-1}$ 과 $0.6 \leq Q^2 \leq 27$ GeV$^2$ 의 운동역학 범위에서 NMC, E665 및 NNPDF 데이터와 일치하는 $F_2^S(x,Q^2)$ 값을 생성한다.
• 재결합 매개변수 $K$ 의 최적 피팅 값은 $0.28 < K < 1.2$ 의 범위에 있으며, 데이터 세트에 따라 더 좁은 제약을 받는다: NMC 에서는 $0.52 < K < 0.9$, E665 에서는 $0.28 < K < 0.86$, NNPDF 에서는 $0.72 < K < 1.2$.
• GLR-MQ/DGLAP 비율은 $x$ 가 감소할수록 감소하며, 이는 소규모-$x$ 에서 비선형 효과의 지배적 영향 증가를 나타낸다.
• 비율은 $Q^2$ 가 감소할수록도 감소하여, 저-$Q^2$ 에서 더 강한 비선형 억제 효과를 보인다.
• 글루온이 집중된 핫스팟인 $R = 2$ GeV$^{-1}$ 에서 그림자 효과가 가장 뚜렷하며, $R = 5$ GeV$^{-1}$ 와 비교해 분포가 더 퍼져 있는 경우보다 더 강하다.
• 글루온 재결합에 의한 소규모-$x$ 에서의 $F_2^S$ 증가 억제는 글루온 포화의 시작과 단위성 복원의 명확한 징후를 제공한다.