[论文解读] The Effect of Final HERA inclusive Cross Section Data on MMHT2014 PDFs

R. S. Thorne, L. A. Harland-Lang+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 26, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 5被引用 17

一句话总结

本文研究了在MMHT2014全球质子部分子分布函数（PDF）拟合中引入最终HERA运行I+II的总截面数据的影响。尽管该数据对PDF——尤其是低x区域的胶子分布——具有最强的约束力，但在NLO和NNLO下仅观察到χ²的微小改善以及PDF中心值和不确定性的微小变化，表明MMHT2014 PDF已与新HERA数据高度一致。

ABSTRACT

We investigate the effect of including the HERA run I + II combined cross section data on the MMHT2014 PDFs. We present the fit quality within the context of the global fit and when only the HERA data are included. We examine the changes in both the central values and uncertainties in the PDFs. We find that the prediction for the data is good, and only relatively small improvements in $χ^2$ and changes in the PDFs are obtained with a refit at both NLO and NNLO. PDF uncertainties are slightly reduced. There is a small dependence of the fit quality on the value of $Q^2_{\min}$.

研究动机与目标

• 评估在MMHT2014全球PDF拟合中包含最终HERA运行I+II合并的总截面数据的影响。
• 评估新HERA数据是否显著改变MMHT2014 PDF的中心值或不确定性。
• 在NLO和NNLO下，通过全局拟合与仅HERA的拟合比较新数据的拟合质量。
• 研究拟合对Q²_min截断选择的敏感性，特别是低Q²区域。
• 确定是否应立即更新MMHT2014 PDF集合以纳入最终HERA数据。

提出的方法

• 通过用新的运行I+II合并的总截面数据替换先前的HERA运行I数据，对MMHT2014 PDF进行全局拟合。
• 通过比较原始MMHT2014 PDF与重新拟合版本的每数据点χ²，评估NLO和NNLO计算下的拟合质量。
• 进行独立的仅HERA拟合，固定PDF参数，仅允许奇异夸克分布的归一化和高x形状自由度，以隔离新数据的影响。
• 系统性地将Q²_min截断从2 GeV²变化到3.5 GeV²，研究其对每数据点χ²的影响，包括是否重新拟合。
• 通过可视化和定量比较，将结果PDF与HERAPDF2.0和MMHT2014的PDF进行对比，特别关注低x区域。
• 在NLO和NNLO下使用最优的GM-VFNS方案，并将相关系统误差视为乘法性，与MMHT2014框架一致。

实验结果

研究问题

• RQ1 在MMHT2014 PDF的全局拟合中引入最终HERA运行I+II合并的总截面数据，对拟合质量有何影响？
• RQ2 新HERA数据在多大程度上改变了MMHT2014 PDF的中心值和不确定性，特别是对低x区域的胶子分布？
• RQ3 拟合质量对Q²_min截断选择的敏感性如何？与HERAPDF2.0分析相比有何差异？
• RQ4 包含新HERA数据的全局拟合预测与仅HERA拟合在χ²和PDF形状方面有何比较？
• RQ5 新HERA数据是否显著改善了带电当前数据的描述？如果是，这种改善在NNLO下是否更为显著？

主要发现

• 引入最终HERA运行I+II数据后，全局拟合质量仅略有提升，每数据点χ²从MMHT2014的1.36（NLO）和1.27（NNLO）降至重新拟合后的1.29（NLO）和1.23（NNLO），其他数据集的拟合质量略有下降。
• 仅HERA拟合在NLO下达到每数据点χ²为1.19，在NNLO下为1.17，表明新数据能被仅针对它们的PDF拟合良好描述。
• 带电当前数据在仅HERA拟合中相比全局拟合的χ²改善了20点，表明这些数据与其他全球数据集之间存在一定程度的张力。
• NNLO拟合质量始终优于NLO拟合，尤其在仅HERA情况下，带电当前数据的χ²在NNLO下改善了10点。
• 新数据略微减小了PDF不确定性，特别是x < 0.01区域的胶子分布，其约束显著增强。
• 基于新HERA数据的修正PDF仍处于MMHT2014的不确定带范围内，LHC能量下Higgs粒子产生截面预测的变化小于0.2%。