[논문 리뷰] Towards Diffraction in Herwig

Stefan Gieseke, Frashër Loshaj외 1명|arXiv (Cornell University)|2016. 02. 15.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 6인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 소프트 다중 파트온 상호작용에서 인위적인 클러스터 분할로 인해 발생하는 위상각도가 큰 가짜 큰 위상각도 간극을 억제하기 위해 헤르비그의 색 재구성 모델을 재구성한다. 이는 단일 및 双중 분열에 기반한 레지오 이론 기반 행렬 요소를 통해 명시적인 소프트 분열을 도입함으로써, 붕괴된 양성자에서의 공액 쿼크-디쿼크 방출이 등방성 붕괴보다 평탄한 전방 위상각도 간극 단면적을 더 잘 재현함을 보여준다.

ABSTRACT

We propose changes to the colour reconnection model in the Monte Carlo event generator Herwig in order to remove the quasi diffractive events from the soft multiple parton interactions. We then implement explicitly soft diffraction and show some preliminary results.

연구 동기 및 목표

• 헤르비그의 소프트 다중 파트온 상호작용(MPI) 모델에서 ATLAS 데이터와 모순되는 비물리적인 큰 위상각도 간극의 과도한 증가를 해결하기 위해.
• 색 재구성 모델이 큰 색 클러스터를 전방으로 이동하는 조각들로 분할함으로써 인위적으로 큰 간극을 생성한다는 것을 규명하기 위해.
• 전방 클러스터를 포함하는 재구성을 제한함으로써 비분열 사건에서 큰 간극을 억제하는 새로운 색 연결 구조(topology)를 제안하기 위해.
• 레지오 이론을 기반으로 한 행렬 요소를 사용하여 헤르비그에 명시적인 소프트 분열을 구현하기 위해.
• 붕괴된 양성자의 붕괴를 공액 쿼크-디쿼크 체계로 모델링하여 전방 위상각도 간극 분포를 향상시키고, 비물리적인 하드론화 효과를 감소시키기 위해.

제안 방법

• 큰 색 클러스터가 전방으로 이동하는 조각들로 분할되는 재구성 방지를 통해, 인위적인 큰 위상각도 간극을 감소시키기 위해 헤르비그의 색 재구성 모델을 수정한다.
• 비분열 사건에서 자연스럽게 작은 위상각도 간극을 유도하는 새로운 색 연결 구조(예: A, H 유형)를 도입한다.
• 레지오 이론 기반의 단일 및 이중 분열 단면적을 구현한다: $\frac{d^{2}\sigma^{SD}}{dM^{2}dt} \propto \left(\frac{s}{M^{2}}\right)^{2\alpha_{\mathbb{P}}(t)-1}$ 및 $\frac{d^{3}\sigma^{DD}}{dM_{1}^{2}dM_{2}^{2}dt} \propto \left(\frac{s}{M_{1}^{2}M_{2}^{2}}\right)^{2\alpha_{\mathbb{P}}(t)-1}$.
• 두 개의 두 개입 사건으로서의 분열 사건을 생성한다: $pp \to p^*p$, $pp \to pp^*$, $pp \to p^*p^*$, 여기서 $p^*$는 붕괴된 양성자이다.
• 분해된 $p^*$를 쿼크와 디쿼크의 클러스터로 모델링하고, 두 경우를 고려한다: 등방성 붕괴와 양성자와 함께 공액으로 방출되는 쿼크-디쿼크.
• 클러스터 하드론화를 사용하여 최종 상태 입자를 시뮬레이션하고, 전방 위상각도 간극 분포에 미치는 영향을 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 헤르비그의 현재 색 재구성 모델이 최소 충격 사건에서 큰 위상각도 간극을 비물리적으로 과도하게 증가시키는 이유는 무엇인가?
• RQ2 기존의 이코날 모델을 변경하지 않고도 새로운 색 연결 구조가 비분열 소프트 MPI에서 큰 간극을 억제할 수 있는가?
• RQ3 관측된 전방 위상각도 간극 단면적의 평탄한 행동을 재현하기 위해 헤르비그에 소프트 분열을 일관되게 구현할 수 있는가?
• RQ4 붕괴된 양성자에서의 공액 쿼크-디쿼크 방출이 등방성 붕괴보다 더 현실적인 전방 간극 분포를 유도하는가?
• RQ5 하드론화 효과가 작은 및 큰 위상각도 간극에서 분열 단면적에 얼마나 큰 왜곡을 초래하는가?

주요 결과

• 헤르비그의 색 재구성 모델은 큰 색 클러스터가 전방으로 이동하는 조각들로 분할됨으로써 인위적으로 큰 위상각도 간극을 증가시킨다.
• 새로운 색 연결 구조(예: A, H 유형)는 비분열 사건에서 큰 간극을 억제하지만, 단독으로는 예상되는 지수 감소를 완전히 재현하지 못한다.
• 분열에서 붕괴된 양성자의 등방성 붕괴는 작은 $\Delta\eta^F$ 에서 단면적의 급격한 감소를 유도하며, 데이터와 일치하지 않는다.
• 양성자와 함께 공액으로 쿼크와 디쿼크를 방출하는 것은 더 평탄한 전방 위상각도 간극 분포를 생성하여 관측된 일정한 행동과 더 잘 일치한다.
• 공액 케이스에서의 하드론화 효과는 입자 생성의 시작을 더 높은 $\Delta\eta^F$ 로 이동시키지만, 평탄한 영역은 여전히 작은 간극까지 완전히 연장되지 않는다.
• 미래의 향상은 붕괴된 양성자 붕괴에서 글루온 방출을 포함함으로써 가능할 수 있으며, 이는 더 등방성의 최종 상태 분포를 가능하게 하고 데이터와의 일치도 향상시킬 수 있다.