[논문 리뷰] Universality of infrared renormalons in hadronic cross sections

G.P. Korchemsky, George Sterman|ArXiv.org|1995. 05. 26.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 고립된 상태의 수식에서 적외선 재정규화 원소의 역할을 조사하며, 운동학적 경계 근처에서의 거듭제곱 보정에 있어서 그 보편적 역할을 입증한다. 이는 굴절각, Drell-Yan, 그리고 복사형 B 붕괴에서의 주요 적외선 재정규화 원소가 제트 진화에서 기인하며, 굴절각과 Drell-Yan에서는 $1/Q$ 보정을, B 붕괴에서는 $1/m^2$ 보정을 유도함을 보여주며, 다중제트 효과로 인해 Drell-Yan과 굴절각 간에 근사적인 보편성이 존재한다.

ABSTRACT

We discuss the role of infrared renormalons in power corrections to hadronic cross sections, including their universality. We show how perturbative renormalon structure arises near kinematic boundaries in the thrust distribution, the Drell-Yan cross section and radiative B decays. The leading infrared renormalon in each case is associated with jet evolution. Demanding that the combination of perturbative and nonperturbative contributions be well-defined, we infer the form of the leading power corrections to each cross section. This is at the level $1/Q$ for the thrust distribution and Drell-Yan process, and $1/m^2$ for B decay. We discuss the universality of $1/Q$ corrections between Drell-Yan and thrust, and conclude that it is approximate, due to contributions from multijet configurations that may differ in the two cases.

연구 동기 및 목표

• 운동학적 한계 근처에서 강한 상호작용 단면의 거듭제곱 보정에 관여하는 적외선 재정규화 원소의 역할을 이해하는 것.
• 굴절각, Drell-Yan, 복사형 B 붕괴와 같은 다양한 과정 간에 주요 적외선 재정규화 원소의 보편성을 확립하는 것.
• 재정규화 원소의 구조에서 일관성을 요구함으로써, 이 단면에서의 양자역학적 및 비양자역학적 기여의 구조를 규명하는 것.
• 양자역학적 재정규화 원소와 비양자역학적 효과 간의 상호작용을 바탕으로 주요 거듭제곱 보정의 형태를 유추하는 것.
• 다중제트 구성을 고려하여 Drell-Yan과 굴절각 과정 간의 $1/Q$ 보정에서의 보편성 정도를 평가하는 것.

제안 방법

• 운동학적 경계 근처에서 굴절각 분포, Drell-Yan 단면, 복사형 B 붕괴에서의 양자역학적 재정규화 원소의 구조를 분석한다.
• 각 과정에서 주요 적외선 재정규화 원소가 제트 진화에서 기인함을 확인한다.
• 양자역학적 기여와 비양자역학적 기여의 합이 잘 정의되어야 한다는 조건을 적용하여 거듭제곱 보정의 형태를 제약한다.
• 재정규화 원소 해석 기법을 사용하여 주요 거듭제곱 보정을 유도한다: 굴절각과 Drell-Yan에서는 $1/Q$, B 붕괴에서는 $1/m^2$.
• Drell-Yan과 굴절각에서의 $1/Q$ 보정의 구조를 비교하여 보편성을 평가하며, 다중제트 구성 기여를 포함한다.
• 장 이론적 추론과 QCD 내 재정규화 원소 분석을 기반으로 비양자역학적 보정의 기능적 형태를 추출한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 적외선 재정규화 원소는 운동학적 한계 근처에서 강한 상호작용 단면의 거듭제곱 보정에 어떻게 기여하는가?
• RQ2 굴절각, Drell-Yan, 복사형 B 붕괴에서의 주요 적외선 재정규화 원소의 기원은 무엇인가?
• RQ3 Drell-Yan과 굴절각 분포 간의 $1/Q$ 거듭제곱 보정은 어느 정도 보편적인가?
• RQ4 다중제트 구성은 Drell-Yan과 굴절각에서의 $1/Q$ 보정 보편성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 양자역학적 및 비양자역학적 기여의 합이 잘 정의되어야 한다는 조건은 거듭제곱 보정의 형태에 어떤 제약을 가하는가?

주요 결과

• 굴절각, Drell-Yan, 복사형 B 붕괴에서의 주요 적외선 재정규화 원소는 최종 상태의 제트 진화와 관련이 있다.
• 굴절각 분포와 Drell-Yan 단면에 대한 주요 거듭제곱 보정은 $1/Q$ 순서이며, 복사형 B 붕괴에서는 $1/m^2$ 순서이다.
• Drell-Yan과 굴절각에서의 $1/Q$ 보정은 근사적인 보편성을 보이지만, 다중제트 기여의 차이로 인해 정확한 보편성은 아니다.
• 양자역학적 기여와 비양자역학적 기여의 합이 잘 정의되어야 한다는 조건은 주요 거듭제곱 보정의 형태를 유일하게 결정한다.
• 분석 결과, 적외선 재정규화 원소가 다양한 강한 상호작용 과정에서 거듭제곱 보정을 조직화하는 데 보편적인 역할을 한다는 것이 확인된다.
• 재정규화 원소의 발산 구조는 QCD 내 알려진 장 이론적 기대와 일치한다.