[论文解读] Including heavy flavour production in PDF fits

A. M. Cooper-Sarkar|ArXiv.org|Sep 3, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 5

一句话总结

本文研究了在使用HERA数据进行全球部分子分布函数（PDF）拟合时，包含重夸克产生（特别是粲夸克和底夸克）的影响。在DGLAP形式下比较了FFN、ZM-VFN和TR-VFN方案，结果表明，尽管仅使用粲夸克数据并不能显著降低PDF不确定性，但对αs和因子化尺度的一致处理可提高各方案之间的吻合度，尤其是在高Q²区域。主要贡献在于表明，若模型不确定性（如碎片化函数）得以减少，未来HERA-II的高统计量粲夸克数据有望约束低-x区域的胶子PDF。

ABSTRACT

AT HERA heavy quarks may contribute up to 30% of the structure function $F_2$. The introduction of heavy quarks requires an extension of the DGLAP formalism. The effect of using different heavy flavour number schemes, and different approaches to the running of $α_s$, are compared using the ZEUS PDF fit formalism. The potential of including charm data in the fit is explored, using $D^*$ double differential cross-sections rather than the inclusive quantity $F_2^{c\bar{c}}$.

研究动机与目标

• 评估在HERA数据下，包含粲夸克产生数据对全球PDF拟合的影响。
• 比较不同重味数方案（FFN、ZM-VFN、TR-VFN）在拟合F₂^c c̄结构函数时的表现。
• 评估D*双微分截面是否能改善对低-x区域胶子PDF的约束。
• 研究不同αs运行方案和因子化尺度选择对PDF提取的影响。
• 识别限制粲夸克数据对PDF敏感度的模型不确定性，尤其是碎片化函数。

提出的方法

• 采用ZEUS-S全球PDF拟合框架，包含深度非弹性散射截面和固定靶数据。
• 在DGLAP演化形式下应用三种不同的重味数方案：FFN（固定味数）、ZM-VFN（零质量变味数）和TR-VFN（通用质量变味数）。
• 对每种方案分别进行PDF拟合，重新拟合参数，而非在不同方案间复用参数。
• 使用HVQDIS程序从D*产生数据中提取F₂^c c̄，并一致处理因子化和重整化尺度。
• 实现一种在Q²上连续的三味数αs运行方案，与标准VFN在阈值处的匹配方式不同。
• 通过比较Petersen和Lund碎片化函数的预测，评估模型依赖性。

实验结果

研究问题

• RQ1 不同重味数方案（FFN、ZM-VFN、TR-VFN）如何影响从HERA数据中提取PDF？
• RQ2 D*双微分截面在多大程度上能改善对低-x区域胶子PDF的约束？
• RQ3 使用连续三味数αs运行方案与标准VFN匹配相比，对PDF拟合有何影响？
• RQ4 碎片化函数的不确定性如何影响粲夸克数据对PDF的敏感度？
• RQ5 为何当前的粲夸克数据尽管具有潜力，却未能显著降低PDF不确定性？

主要发现

• 在使用连续三味数αs时，TR-VFN方案在高Q²区域与FFN方案的吻合度更好，而ZM-VFN方案在阈值附近表现较差。
• 采用连续运行的三味数αs可减少FFN与TR-VFN方案之间的差异，尤其在高Q²区域更为显著。
• 在ZEUS-S-13拟合中加入D*截面数据，并未显著降低胶子PDF的不确定性，尽管引入了新数据。
• 由胶子PDF引起的D*截面预测不确定性小于实验误差，表明当前数据尚不足以敏感地约束胶子PDF。
• 碎片化函数的选择（Petersen与Lund）会影响预测结果，其中Lund函数与数据更吻合，表明模型依赖性限制了敏感度。
• 未来HERA-II数据的统计量预计提升五倍，有望显著提升粲夸克数据对低-x区域胶子PDF约束的潜力。