[論文レビュー] Dijet Azimuthal Correlations in QCD Hard Processes

Yazid Delenda|ArXiv.org|Jun 14, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 19被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、HERAにおけるDISの文脈で、$k_t$-ベースのジェット再結合スキームを用いて全観測量を保証する手法を採用し、QCDにおけるジット-ジット方位角相関分布に対して次に高い対数項（NLL）の再結合予測を提示する。NLOJET++を用いてNLO計算とマッチングすることで、小$\Delta\phi$における発散を解消し、実験データとの高精度な比較を可能にする。

ABSTRACT

We study the azimuthal correlation distribution for dijet production in QCD hard processes. This observable is sensitive to soft and/or collinear emissions in the back-to-back region, giving rise to single and double logarithms. We provide resummed predictions to NLL accuracy for both DIS at HERA and hadronic collisions at Tevatron and perform a NLO matching to NLOJET++ results in the DIS case.

研究の動機と目的

• バックツーバック領域におけるソフトおよび衝突近接発光に注目し、QCDにおけるジット-ジット方位角相関の再結合予測を提供すること。
• 特にハドロン衝突において、ジェット定義観測量における非グローバル対数項とジェットアルゴリズム依存性の課題に取り組むこと。
• HERAにおけるDISの状況において、NLL再結合結果をNLOJET++を用いてNLO計算とマッチングし、小方位角角度での精度を向上させること。
• H1（HERA）およびDØ（Tevatron）が使用する異なるジェット再結合スキームを用いた実験データとの比較を可能にすること。
• ジェットアルゴリズムが再結合に与える影響、特に非グローバル成分がグローバル分布に顕著に及ぼす影響を評価すること。

提案手法

• ジェットの方位角角度を$k_t$-ベースの再結合スキームで定義することで、観測量がグローバルであり、非グローバル対数項が生じないことを保証する。
• 逆ミンコフスキー変換を用いてインパクトパラメータ空間における再結合形式を適用し、再結合断面積を$\sigma(\Delta) = \int \frac{db}{b} \sin(\Delta b) \sigma_\mathcal{B}(b) e^{-R(b)}$として表現する。
• 放射体関数$R(b)$を導入し、ソフトおよび衝突近接発光からの一次および次に高い対数項を再結合する。
• 式(4)に示されるマッチング式を用いて、NLOJET++によるNLO補正と再結合結果を組み合わせ、小$\Delta\phi$における分布の安定化を図る。
• ハドロン衝突の場合、ハード行列、異常次元行列、ソフト行列（$H$, $\Gamma$, $M$）およびソフト対数関数$SL(b)$を用いて、広角発光を考慮する形式を拡張する。
• ハドロン衝突における再結合断面積を$\sigma(\Delta) = \int \frac{db}{b} \sigma_\mathcal{B}(b) \sin(b\Delta) e^{-R(b)} S$として導出し、$S$はソフト極限における行列要素を補正する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ソフトおよび衝突近接発光は、特にバックツーバック近傍でQCDにおけるジット-ジット方位角相関分布にどのように影響を与えるか？
• RQ2 例えば$k_t$-ベースと4元運動量和に基づく再結合スキームの違いが、ジット観測量における対数項の再結合にどの程度影響を与えるか？
• RQ3 NLL再結合予測をNLO結果とマッチングさせることで、小$\Delta\phi$における分布の安定化が達成可能か？
• RQ4 ハドロン衝突におけるジット-ジット方位角相関の再結合において、グローバル成分と非グローバル成分の相対的寄与度はどの程度か？
• RQ5 再結合予測は、特に小-$\Delta\phi$領域において、HERAおよびTevatronからの実験データとどの程度一致するか？

主な発見

• HERAにおけるDISのジット-ジット方位角相関の再結合予測は、NLO結果が発散する小$\Delta\phi$領域においても分布を安定化させることに成功した。
• マッチング結果（再結合＋NLO補正）は、大$\Delta\phi$領域でNLOJET++の曲線に収束し、マッチング手順の妥当性が裏付けられた。
• $k_t$-ベースの再結合を用いることで、観測量がグローバルとなり、非グローバル対数項が排除され、再結合が簡素化された。
• ハドロン衝突においては、再結合断面積に広角ソフト発光を補正するソフト行列因子$S$が含まれており、DISとは異なった放射体構造を示す。
• ハドロン衝突において非グローバル成分は小さいと予想される。これは、非グローバル成分が単一対数項しか含まない一方で、主要寄与は二重対数項に由来するためである。
• 本手法により、H1（HERA）およびDØ（Tevatron）からのデータと一貫した比較が可能となり、特に摂動論的制御が困難な小-$\Delta\phi$領域での比較が可能になった。