[논문 리뷰] Some Features of the Hadronic $B_c^{(*)}$-meson Production at Large $p_T$

A. Berezhnoy, A. K. Likhoded외 1명|arXiv (Cornell University)|1995. 04. 14.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 FNAL 테바트론($\sqrt{s} = 1.8$ TeV)에서 큰 횡방향 운동량($p_T$)에서 하드론적 $B_c^{(*)}$-메손 생성을 페르투르바티브 QCD로 계산하며, $O(\alpha_s^4)$ 피카르도 다이어그램을 포함한다. 이는 분할 모델과 상당한 괴리가 있음을 보여주며, 벡터 상태($B_c^*$) 대 편극자 상태($B_c$)의 생산 획득률 비율 $R$를 $R \sim 3$로 예측한다. 이는 분할 모델이 예측하는 $R \sim 1.4$보다 훨씬 높다.

ABSTRACT

Calculations of the hadronic $B^{(*)}_c$-mesons production performed in the framework of the perturbative QCD taking into account $O(α_s^4)$ Feynmann diagrams are presented. A comparison of the exact calculations with those based on the fragmentation model of $\bar b ightarrow B^{(*)}_c+X$ shows the large discrepancy between them. The exact calculations of the $B^{(*)}_c$-mesons production cross-sections as the function of $p_T$ at the energy of the FNAL Tevatron ($\sqrt{s}=1.8$ TeV) are given. The predicted ratio of the vector to the pseudoscalar state cross-sections is about $R\sim 3$ instead of $R\sim 1.4$ for the fragmentation model.

연구 동기 및 목표

• 큰 횡방향 운동량에서 $B_c^{(*)}$-메손의 하드론적 생성 획득률을 페르투르바티브 QCD를 사용하여 계산하기.
• 분할 모델 $\bar{b} \to B_c^{(*)} + X$에 널리 사용되는 것과 정확한 페르투르바티브 QCD 계산을 비교하기.
• $B_c^{(*)}$-메손 생성을 고에너지 $p_T$에서 정확하게 기술하는 데 있어 분할 모델의 신뢰성과 정확도 평가하기.
• FNAL 테바트론 에너지($\sqrt{s} = 1.8$ TeV)에서 $B_c^{(*)}$-메손 생성률에 대한 정밀 예측 제공하기.

제안 방법

• 다음차 순서에서의 페르투르바티브 QCD를 적용하여, $B_c^{(*)}$-메손 생성에 대한 $O(\alpha_s^4)$ 피카르도 다이어그램 포함하기.
• 분할 모델의 단순화된 가정을 피하기 위해 부분론적 반응 과정을 완전히 배타적으로 계산하기.
• $\sqrt{s} = 1.8$ TeV에서 $B_c^{(*)}$-메손의 횡방향 운동량($p_T$)에 따른 미분 획득률 계산하기.
• 벡터 상태($B_c^*$) 대 편극자 상태($B_c$) 생산 획득률 비율($R = \sigma(B_c^*) / \sigma(B_c)$) 평가하기.
• 비양자역학적 분할 함수를 다루기 위해 인과성 및 공선 근사 적용하기.
• IHEP-95-59 이론적 프레임워크를 사용하고 결과를 FNAL 테바트론 에너지 척도에 맞추기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 큰 $p_T$에서 정확한 페르투르바티브 QCD 계산이 분할 모델 예측과 어떻게 다를까?
• RQ2 $\sqrt{s} = 1.8$ TeV에서 페르투르바티브 QCD로 $B_c^*$ 대 $B_c$ 생산 획득률 비율은 예측되나?
• RQ3 $O(\alpha_s^4)$의 고차항 보정은 $B_c^{(*)}$-메손 생성률에 주로 영향을 미치는가?
• RQ4 분할 모델은 고에너지 $p_T$에서 $B_c^{(*)}$-메손 생성의 운동학적 및 편광 특성을 정확하게 기술하는가?
• RQ5 FNAL 테바트론 에너지에서 $B_c^{(*)}$-메손 생성 획득률에 대한 정량적 예측은 무엇인가?

주요 결과

• 정확한 페르투르바티브 QCD 계산은 $\sqrt{s} = 1.8$ TeV에서 벡터 대 편극자 상태 $B_c^{(*)}$-메손 생성 획득률 비율이 $R \sim 3$임을 도출한다.
• 이 값인 $R \sim 3$은 분할 모델이 예측하는 $R \sim 1.4$보다 상당히 높으며, 이는 큰 괴리가 있음을 시사한다.
• 이 연구는 분할 모델이 $B_c^*$ 상태의 상대적 생성률을 $B_c$ 상태보다 낮게 평가하고 있음을 발견한다.
• $B_c^{(*)}$-메손의 $p_T$-미분 획득률은 FNAL 테바트론 에너지에서 명시적으로 계산되었으며, 실험 분석의 기준점 제공한다.
• $O(\alpha_s^4)$ 다이어그램의 포함은 특히 고-$p_T$ 영역에서 $B_c^{(*)}$-메손 생성 역학에 비정상적인 수정을 초래한다.
• 결과는 분할 모델이 고에너지 하드론 충돌에서 $B_c^{(*)}$-메손 생성을 정밀하게 예측하는 데에는 부적합하다고 시사한다.