[論文レビュー] Measurement of $D^*$ Production in Diffractive Deep Inelastic Scattering at HERA

H Collaboration|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2017

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 1

ひとこと要約

本論文は、√s = 319 GeVで得られた287 pb⁻¹のデータを用いて、HERAにおける弾性的深エネルギーシンチルスキャッタリング（DIS）におけるD∗(2010)生成の高精度測定を提示する。測定された断面積を、共線的因子化と弾性的パートン密度関数に基づく次-leading order（NLO）QCD予測と比較した結果、良好な一致が得られ、以前の測定に比べて2倍の精度で、QCDが弾的過程に適用可能であることを裏付けた。

ABSTRACT

Measurements of $D^{*}(2010)$ meson production in diffractive deep inelastic scattering $(5

研究の動機と目的

• HERAにおける弾的深エネルギーシンチルスキャッタリングにおけるD∗(2010)生成の微分断面積および統計断面積を測定すること。
• 実験データを用いて、弾的過程の文脈における次-leading order（NLO）QCD予測の妥当性を検証すること。
• ディファラクティブDISにおけるD∗生成の包括的D∗生成に対する断面積分率（D∗の断面積分率）を特定すること。
• Q²、y、pt,D∗、ηD∗などの変数における断面積分率の運動量依存性を調査すること。
• 以前の結果に比べて、弾的DISにおけるD∗生成測定の精度を2倍に向上させること。

提案手法

• 主要陽子崩壊系YとD∗を含む系Xとの間に大きなラピディティギャップを有するep → eXY イベントを分析した。
• 運動量再構成技術を用いて、D∗(2010)メソンを衰えの過程D∗ → Kππを通じて再構成した。
• 弾的DISの運動量的性質と整合するように、5 < Q² < 100 GeV²およびxIP < 0.03の条件を適用した。
• H1が包括的弾的断面積から事前に抽出した弾的パートン分布関数（DPDF）に基づくNLO QCD計算を用いた。
• charm クォーク質量（mc）、フラグメンテーションパラメータ、因子化/スケールの変動による理論的不確実性を伝搬させた。
• 測定された断面積および断面積分率をNLO QCD予測と過去の実験結果と比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 測定されたD∗(2010)生成断面積は、弾的DISにおけるNLO QCD予測とどのように一致するか？
• RQ2 DISにおけるD∗生成の断面積分率は、さまざまな運動量領域においてNLO QCDの期待値と整合的か？
• RQ3 D∗の断面積分率は、Q²、y、横運動量（pt,D∗）、もしくは準垂直ラピディティ（ηD∗）に顕著に依存するか？
• RQ4 理論的モデルが示唆するように、断面積分率は位相空間制約にほとんど依存しないのか？
• RQ5 この測定の向上した精度により、共線的因子化が弾的過程に適用可能であるかどうかを確認または精緻化できるか？

主な発見

• 測定されたD∗(2010)断面積は、NLO QCD予測と良好に一致しており、予測の理論的不確実性は1.8%（mc）+0.7−0.8（DPDF）+0.02−0.04（フラグメンテーション）である。
• 統計的断面積分率RDは6.5% ± 0.5%（統計）± 0.6%（系誤差）として測定され、以前の測定結果およびNLO QCD予測と整合的である。
• pt,D∗が増加するに従い、断面積分率は8%から3%に減少し、陽子残渣に利用可能なエネルギーが限られるため、位相空間抑制が顕著に現れている。
• |ηD∗|が高くなると、断面積分率は10%から約5%に減少し、xIP < 0.03の制約により、弾的イベントでは後方D∗生成が好まれる傾向が示された。
• Q² や y におけるRDの強い運動量依存性は観測されなかったが、不確実性の範囲内で理論的予測と整合的である。
• 測定された断面積分率は、位相空間定義にほとんど依存せず、DISおよび光生産領域における以前の測定結果と整合的であることが確認された。