[논문 리뷰] The impact of heavy quark mass effects in the NNPDF global analysis

Juan Rojo, Richard D. Ball외 7명|arXiv (Cornell University)|2010. 07. 02.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 3인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 FONLL 일반 질량 체계를 NNPDF 글로벌 PDF 분석에 구현하여, 정밀하고 빠른 진동과 깊은 비탄성 산란 관측량 계산을 가능하게 하는 FastKernel 프레임워크를 사용한다. NNPDF2.1 피팅에서 중량 쿼크 질량 효과를 포함시킴으로써 단일 상태 및 소규모 x의 글루온 PDF가 뚜렷하게 증가하며, 이 변화는 1σ 불확도 내에 머물러 있어 LHC 예측에 대해 이전의 ZM-VFN 체계와 비교해 미미하지만 무시할 수 없는 영향을 미친다.

ABSTRACT

We discuss the implementation of the FONLL general-mass scheme for heavy quarks in deep-inelastic scattering in the FastKernel framework, used in the NNPDF series of global PDF analysis. We present the general features of FONLL and benchmark the accuracy of its implementation in FastKernel comparing with the Les Houches heavy quark benchmark tables. We then show preliminary results of the NNPDF2.1 analysis, in which heavy quark mass effects are included following the FONLL-A GM scheme.

연구 동기 및 목표

• 일반 질량 체계를 사용하여 중량 쿼크 질량 효과를 NNPDF 글로벌 PDF 분석에 통합하기 위해.
• 정확하고 효율적인 PDF 진동 및 관측량 계산을 위해 FastKernel 프레임워크 내에서 FONLL-A 일반 질량 체계를 구현하기 위해.
• 검증을 위해 FONLL 구현을 Les Houches 중량 쿼크 기준 표와 비교하기 위해.
• 업데이트된 NNPDF2.1 글로벌 피팅에서 중량 쿼크 질량 효과가 PDF와 LHC 관측량에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 깊은 비탄성 산란에서 다른 일반 질량 체계인 S-ACOT, MSTW08, BMSN과의 비교를 위해.

제안 방법

• PDF 진동 및 관측량 계산을 위해 FONLL 일반 질량 체계를 FastKernel 프레임워크 내에서 멜린 공간에 구현하였다.
• 중성 및 양성 전류 부문의 O(αs) 질량 있는 DIS 계수 함수의 멜린 변환은 계산되었으며, 닫힌 형태의 표현식은 존재하지 않았다.
• 임계점 근처의 고차 질량 억제 항에 대해 임계점 감쇠 인자 방법을 사용하였다.
• FONLL-A-Damp 체계는 다양한 x 및 Q² 값에서 Les Houches 중량 쿼크 기준 표와 비교하여 벤치마킹되었다.
• NNPDF2.1 글로벌 피팅에는 이전 ZM-VFN 체계를 대체하기 위해 H1 및 ZEUS의 쿼크 질량 구조 함수 데이터 F₂ᶜ가 포함되었다.
• K-요소 근사 없이 PDF가 진동되고 물리적 관측량이 계산되어 높은 정밀도를 확보하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 FastKernel 내 FONLL-A 구현이 Les Houches 중량 쿼크 기준 연구의 기준 결과를 얼마나 정확하게 재현하는가?
• RQ2 중량 쿼크 질량 효과를 포함시켰을 때 NNPDF2.1 글로벌 피팅에서 단일 상태 및 글루온 PDF에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 FONLL-A-Damp 결과는 깊은 비탄성 산란에서 S-ACOT, MSTW08, BMSN과 같은 다른 일반 질량 체계와 비교해 어떻게 되는가?
• RQ4 중량 쿼크 질량 효과는 ZM-VFN 체계와 비교해 LHC 관측량 예측을 어느 정도 변화시키는가?
• RQ5 중량 쿼크 질량 효과로 인한 PDF의 차이는 PDF 불확도 밴드 내에 포함되는가?

주요 결과

• FastKernel 내 FONLL-A-Damp 구현은 모든 기준 운동학적 점에서 1퍼센트 미만의 정확도를 확보하였으며, 낮은 x 및 Q²에서도 오차가 1% 미만이었다.
• FONLL-A-Damp 체계는 완전 질량 있는(FFN) 및 질량 없는(ZM) 영역 사이를 매끄럽게 보간하며, x 및 Q² 전역에서 일관된 행동을 보였다.
• NNPDF2.1에 중량 쿼크 질량 효과를 포함시킴으로써 중간 및 소규모 x 영역에서 단일 상태 PDF가 증가하였으며, 특히 소규모 x 글루온 분포에서 가장 두드러진 영향을 보였다.
• 중량 쿼크 질량 효과로 인한 단일 상태 및 글루온 PDF의 변화는 NNPDF2.0 PDF의 1σ 불확도 밴드 내에 머물러 있었다.
• 구성성 PDF 및 중간 및 대규모 x에 민감한 과정(예: 힉스 생성)에 대한 영향은 무시할 만큼 미미했다.
• 결과는 NNPDF2.1 기반 LHC 예측이 NNPDF2.0와 최대 1σ 이내로 다를 것으로 보이며, S-ACOT-χ를 사용한 CTEQ 분석에서 관측된 약 2.5σ의 이동과는 대조됨을 시사한다.