[논문 리뷰] Studies of the triple pomeron vertex in perturbative QCD and its applications in phenomenology

Krzysztof Kutak|arXiv (Cornell University)|2012. 02. 21.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 1인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 펄서티브 QCD에서 트리플 폼론 피크를 트위스트 전개를 사용하여 조사하며, 대규모 Nc 근사에서 반대향성 광자 구성이 지배적임을 보여주고, 유한한 Nc에서의 경우 향성 항이 기여함을 밝힌다. 이는 발리츠키-코프체고 방정식을 유도하는 해밀토니안을 구성하고, 쿠에비체스키-마르틴-스타스토 모델을 통해 고차항 보정을 적용하며, F2 구조 함수와 차폐형 힉스 생산을 계산한다. 그 결과, LHC에서의 힉스 분포단면적에 대해 차폐 보정이 상당히 영향을 미치지만 F2에는 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

ABSTRACT

We study the properties of the Triple Pomeron Vertex in the perturbative QCD using the twist expansion method. Such analysis allows us to find the momenta configurations preferred by the vertex. When the momentum transfer is zero, the dominant contribution in the limit when Nc goes to infty comes from anticollinear pole. This is in agreement with result obtained without expanding, but by direct averaging of the Triple Pomeron Vertex over angles. Resulting theta functions show that the anticollinear configuration is optimal for the vertex. In the finite Nc case the collinear term also contributes. Using the Triple Pomeron Vertex we construct a pomeron loop and we also consider four gluon propagation between two Triple Pomeron Vertices. We apply the Triple Pomeron Vertex to construct the Hamiltonian from which we derive the Balitsky- Kovchegov equation for an unintegrated gluon density. In order to apply this equation to phenomenology, we apply the Kwiecinski-Martin-Stasto model for higher order corrections to a linear part of the Balitsky-Kovchegov equation. We introduce the definition of the saturation scale which reflects properties of this equation. Finally, we use it for computation of observables, such as the F2 structure function and diffractive Higgs boson production cross section. The impact of screening corrections on F2 is negligible, but those effects turn out to be significant for diffractive Higgs boson production at LHC.

연구 동기 및 목표

• 트위스트 전개를 사용하여 펄서티브 QCD에서 삼중 폼론 피크가 선호하는 운동량 구성에 대한 이해를 도모한다.
• 삼중 폼론 피크를 사용하여 구성된 해밀토니안으로부터 비통합 광자 밀도에 대한 발리츠키-코프체고 방정식을 도출한다.
• 현상론적 응용을 위해 쿠에비체스키-마르틴-스타스토 모델을 통해 고차항 보정을 통합한다.
• 현상론적 관측량에 사용하기 위해 B-K 방정식의 구조를 반영하는 포화 스케일을 정의한다.
• F2 구조 함수와 차폐형 힉스 보손 생산 분포단면적을 계산하고, 차폐 보정의 영향을 평가한다.

제안 방법

• 삼중 폼론 피크를 트위스트 전개를 사용하여 분석하고, 반대향성 및 향성 광자 구성이 지배적인 기여를 하는 것으로 규명한다.
• 피크를 사용하여 비통합 광자 밀도에 대한 발리츠키-코프체고 방정식을 생성하는 해밀토니안을 구성한다.
• B-K 방정식의 선형 부분에 고차항 보정을 포함하기 위해 쿠에비체스키-마르틴-스타스토 모델을 적용한다.
• B-K 방정식의 구조를 바탕으로 해밀토니안의 역학적 성질을 반영하는 포화 스케일을 정의한다.
• 유도된 프레임워크를 사용하여 F2 구조 함수와 차폐형 힉스 보손 생산 분포단면적을 계산한다.
• 현상론적 관측량에서 차폐 보정의 영향을 평가하기 위해 보정이 포함된 경우와 포함되지 않은 경우를 비교한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 삼중 폼론 피크가 펄서티브 QCD에서 선호하는 운동량 구성은 무엇이며, 특히 대규모 Nc 및 유한한 Nc 근사에서 어떻게 달라지는가?
• RQ2 삼중 폼론 피크가 해밀토니안 형식을 통해 발리츠키-코프체고 방정식 유도에 어떻게 기여하는가?
• RQ3 LHC에서 F2 구조 함수와 차폐형 힉스 보손 생산에 대해 차폐 보정이 어느 정도의 영향을 미치는가?
• RQ4 쿠에비체스키-마르틴-스타스토 모델의 고차항 보정이 현상론적 응용에서 B-K 방정식의 선형 부분을 어떻게 수정하는가?
• RQ5 포화 스케일은 유도된 B-K 방정식의 역학적 성질을 어떻게 반영하는가?

주요 결과

• 대규모 Nc 근사에서 반대향성 광자 구성이 삼중 폼론 피크에서 지배적이며, 각도 평균 결과와 일치한다.
• 유한한 Nc에서 반대향성 및 향성 항 모두가 피크에 기여하며, 후자는 유의미한 기여를 한다.
• 삼중 폼론 피크에서 유도된 해밀토니안은 비통합 광자 밀도에 대한 발리츠키-코프체고 방정식을 성공적으로 유도한다.
• 차폐 보정은 F2 구조 함수에는 미미한 영향을 미치지만, LHC에서의 차폐형 힉스 보손 생산 분포단면적에 상당한 영향을 미친다.
• B-K 방정식에서 유도된 포화 스케일은 진화의 역학적 성질을 효과적으로 반영하며, 신뢰할 수 있는 현상론적 예측을 가능하게 한다.
• 쿠에비체스키-마르틴-스타스토 모델을 통한 고차항 보정의 포함은 특히 차폐 과정에서 관측량의 기술적 기술을 향상시킨다.