[논문 리뷰] Heavy Quark Production at the TEVATRON in the Semihard QCD Approach and the Unintegrated Gluon Distribution

A. V. Lipatov, V. A. Saleev외 1명|ArXiv.org|2001. 12. 07.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 무거운 쿼크 생성을 위해 BFKL 역학을 강조하는 비경계 QCD(kT-팩터라이제이션) 접근법과 비통합 글루온 분포(UGD)를 사용하여 테바트론에서 바텀 쿼크 생성을 조사한다. BFKL 진화로부터 유도된 UGD와 RS 매개변수화가 CDF 및 D0 데이터와 뛰어난 일치를 보이며, 표준 파arton 모델 계산보다 뛰어난 성능을 보이며, BFKL UGD가 소규모-x 글루온 역학의 보편적 후보로 제안된다.

ABSTRACT

Processes of heavy quark production at TEVATRON energies are considered using the semihard (k_T factorization) QCD approach with emphasis of the BFKL dynamics of gluon distributions. We investigate the dependence of the p_T distribution of heavy quark production (presented in the form of integrated cross-sections) on different forms of the unintegrated gluon distribution. The theoretical results are compared with recent D0 and CDF experimental data on beauty production.

연구 동기 및 목표

• 표준 NLO pQCD를 초월하여 테바트론 에너지에서 비탄성 열린 베티 생성의 이론적 기술을 향상시키기 위해.
• 다양한 비통합 글루온 분포(UGD) 형태에 대한 무거운 쿼크 생성 단면적의 민감도를 조사하기 위해.
• BFKL 기반 UGD가 고에너지 수소생산에서 소규모-x 글루온 역학을 보편적으로 기술할 수 있는지 평가하기 위해.
• NLO pQCD 예측과 실험 데이터 사이의 괴리, 즉 베티 단면적을 약 2배 정도 과소평가하는 문제를 해결하기 위해.
• 동일한 프레임워크를 사용하여 수소생산 대비 광생산에서의 UGD 매개변수화 일관성 테스트를 위해.

제안 방법

• 비경계 QCD(kT-팩터라이제이션) 접근법을 적용하여 글루온-글루온 융합을 통한 $p\bar{p} \to b\bar{b}X$의 미분 및 총 단면적을 계산한다.
• 글루온 스핀이 횡방향 운동량($q_T$)에 따라 정렬된 비가속도 행렬 요소를 사용하며, SHA 체계에 따라 $L^{(g)}_{\mu\nu} = q_T^\mu q_T^\nu / |q_T|^2$로 정의된다.
• 다양한 UGD 매개변수화를 사용: RS, LRSS, BFKL, 그리고 새로운 형태(22), 모두 BFKL 진화로부터 유도되며 초기 스케일 $Q_0^2$가 다름.
• 실험적 절단 조건과 일치하기 위해 횡방향 운동량 $p_T > p_T^{\text{min}}$ 및 빠르기 $|y^*| < 1$ 범위로 적분한다.
• CDF 및 D0 데이터와 $\sqrt{s} = 1.8$ TeV에서의 $b\bar{b}$ 생성 결과를 비교한다.
• 특히 LRSS 매개변수화에 대해 데이터와의 일치를 최적화하기 위해 $Q_0^2$, $m_b$, 및 $\Lambda_{\text{QCD}}$의 매개변수를 피팅한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 BFKL 기반 UGD를 사용하는 kT-팩터라이제이션 접근법이 표준 NLO pQCD보다 테바트론 바텀 생성 데이터를 더 잘 기술할 수 있는가?
• RQ2 $b\bar{b}$ 단면적은 비통합 글루온 분포 매개변수화의 선택에 얼마나 민감한가?
• RQ3 한 가지 UGD 형태가 다양한 실험에서 수소생산과 광생산 데이터를 일관되게 기술할 수 있는가?
• RQ4 LRSS 매개변수화를 사용할 때 테바트론 데이터와 일치하기 위해 필요한 $m_b$, $\Lambda_{\text{QCD}}$, 및 $Q_0^2$ 값은 무엇인가?
• RQ5 BFKL UGD는 고에너지 수소충돌에서 소규모-x 글루온 역학을 보편적으로 기술하는 강력한 후보로 부상하는가?

주요 결과

• BFKL 및 RS 매개변수화된 UGD를 사용하는 kT-팩터라이제이션 접근법은 CDF 및 D0 데이터와 $b\bar{b}$ 생성에 대해 매우 우수한 일치를 보이며, 특히 $p_T > 6.5$ GeV 및 $|y^*| < 1$ 범위에서 뚜렷하다.
• GRV 글루온 밀도를 사용하는 표준 파arton 모델(SPM)은 단면적을 약 2배 과소평가하며, 실험적 괴리와 일치한다.
• LRSS 매개변수화는 매개변수를 조정하지 않으면 단면적을 과대평가하지만, 최적의 일치는 $m_b = 5.0$ GeV, $\Lambda_{\text{QCD}} = 100$ MeV, 및 $Q_0^2 = 4$ GeV²에서 달성된다.
• 새로운 UGD 형태(22)는 참조 문헌 [6]의 행렬 요소와 구분되지 않으며, 형식론의 일관성을 확인한다.
• 실제 매개변수($m_b = 4.75$ GeV, $\Lambda_{\text{QCD}} = 150$ MeV)를 사용할 때 BFKL UGD는 조정 없이도 데이터를 잘 기술한다.
• 이 연구는 BFKL UGD가 고에너지 과정에서 소규모-x 글루온 역학을 보편적으로 기술하는 강력한 후보로 지지한다.