[論文レビュー] Critical tests of unintegrated gluon distributions

H. Jung, A. V. Kotikov+2 more|ArXiv.org|Jun 26, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、CCFM進化フレームワーク内でのkT因子化アプローチを用いて、未統合グルーオン分布（UGD）を検証し、HERAのF₂およびF₂ᶜデータにフィットさせることでUGDを抽出する。F₂データから得たUGDは、小xにおけるF₂ᵇおよびFₗデータをよりよく記述するが、F₂ᶜデータから得たUGDはこれら観測量を過剰に予測しており、重いクォークの構造関数からのUGDの決定に顕著な矛盾があることを示している。

ABSTRACT

We use the unintegrated Parton Density Functions of the gluon obtained from a fit to measurements of the structure functions F2 and F2c at HERA to describe the experimental data for F2b, FL and FL at fixed W.

研究の動機と目的

• 未統合グルーオン分布（UGD）が、異なる構造関数データ（F₂およびF₂ᶜ）から抽出された場合の整合性を、kT因子化フレームワーク内で検証すること。
• CCFM進化されたUGDを用いて、横方向構造関数Fₗ(x,Q²)およびベータクォーク寄与F₂ᵇ(x,Q²)を評価すること。
• F₂データにフィットしたUGDが、小xにおけるF₂ᵇおよびFₗデータを記述できるかどうかを、F₂ᶜデータにフィットしたUGDと比較すること。
• どのUGDが実験的データをより良い現象論的記述で表すかを特定し、UGDの非摂動的入力に制約を加えること。
• Fₗおよび重いクォーク構造関数のより良い実験的データが、UGDの高精度決定に不可欠であることを強調すること。

提案手法

• kT因子化アプローチが用いられ、F₂およびFₗは、非摂動的グルーオンの非摂動的分布（UGD）と、非オンシェルグルーオンのハード構造関数との畳み込みとして計算される。
• UGDは、非摂動的初期分布A₀(x)とCCFM進化された分布との畳み込みとして構築され、形式 xA(x,kT²,μ²) = ∫ dz A₀(z) (x/z) A̅(x/z,kT²,μ²) で表される。
• ハード構造関数Ĉ²,ₗは、γ-グルーオン融合におけるクォークボックスおよび交差ボックス図から導かれる。強い結合定数αsは、「凍結」手続きを経て修正され、αs(Q² + M²) となる。ここでMは、軽いクォークではmρ、重いクォークでは2mQに設定される。
• UGDパラメータ（N, Bg, Cg, Dg）は、F₂およびF₂ᶜデータへのグローバルフィットから抽出され、F₂フィットから得たUGDとF₂ᶜフィットから得たUGDの2種類のUGDが得られる。
• 理論的予測値F₂ᵇおよびFₗは、それぞれ固定Q²および固定W = 276 GeVにおけるH1実験データと比較される。
• 比較は、異なるデータセットから得たUGDが、独立した観測量を記述する際の整合性を評価するものである。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 F₂データにフィットしたUGDは、小xにおけるベータクォーク構造関数F₂ᵇ(x,Q²)を記述できるか？
• RQ2 F₂ᶜデータにフィットしたUGDは、小xにおける縦方向構造関数Fₗ(x,Q²)を一貫して記述できるか？
• RQ3 固定W = 276 GeVにおけるFₗの記述において、F₂およびF₂ᶜフィットから得たUGDはどのように比較されるか？
• RQ4 F₂およびF₂ᶜデータから得たUGDには、F₂ᵇおよびFₗといった独立した観測量に適用した際に、不整合があるか？
• RQ5 F₂ᵇおよびFₗデータは、UGDの非摂動的初期分布A₀(x)にどのような制約を加えるか？

主な発見

• F₂データにフィットしたUGDは、固定Q²におけるH1のF₂ᵇ(x,Q²)データを、F₂ᶜフィットから得たUGDよりも顕著に良く記述する。
• F₂ᶜフィットから得たUGDは、小xにおいてF₂ᵇを過剰に予測しており、測定されたベータクォーク寄与と整合しないことを示している。
• 縦方向構造関数Fₗ(x,Q²)は、F₂由来のUGDによってF₂ᶜ由来のUGDよりも良く記述され、特に小xにおいて顕著である。
• 固定W = 276 GeVにおけるFₗデータは、F₂由来のUGDとより良い一致を示しており、その優れた現象論的性能を確認している。
• F₂ᶜ由来のUGDは、小xにおいてF₂ᵇおよびFₗの両方を体系的に過剰に予測しており、これはグルーオン密度の信頼できる表現ではない可能性を示唆している。
• 現在の矛盾を解消し、UGDをより高精度に決定するためには、Fₗおよび重いクォーク構造関数の新しい、より精度の高い測定が不可欠である。