[论文解读] The Phenomenology of Pomeron Enhancement

E. Gotsman, E. Levin+2 more|ArXiv.org|Mar 2, 2009

High-Energy Particle Collisions Research被引用 4

一句话总结

本文提出了一种基于微扰QCD的eikonal模型，用于描述高能强子散射中的多Pomeron相互作用，其与KMR模型的区别在于将小的拟合Pomeron轨迹斜率与微扰软Pomeron动力学联系起来。结果表明，Pomeron增强显著影响了间隙存活概率和高质​​量弹性散射率，尤其是在大型强子对撞机（LHC）上的中心电荷Higgs粒子产生中，其预测在高能区与KMR模型存在显著差异。

ABSTRACT

Multi Pomeron interactions are the main source of high mass diffraction. Their role in high energy dynamics greatly influences the predictions for high energy cross sections and survival probabilities of hard diffraction channels, notably, diffractive Higgs production at the LHC. Our approach, is motivated by the fact that we obtain a very small value for the fitted slope of the Pomeron trajectory, which justifies the use of perturbative QCD for soft scattering. Our suggested model differs from the proposal of the Durham KMR group which is based on a parton model interpretation of the Reggeon calculus in the complex J-plane in which multi Pomeron vertices are arbitrarily defined. The theoretical input and predictions of the two groups, as well as their data analysis and procedures are compared and evaluated.

研究动机与目标

• 使用ISR和Tevatron的数据评估多Pomeron相互作用在软高能散射中的作用。
• 为间隙存活概率和强相互作用非弹性弹性散射率提供可靠预测，尤其针对LHC上的中心电荷Higgs粒子产生。
• 对比并评估特拉维夫（GLMM）和达勒姆（KMR）eikonal模型的理论框架、数据分析和预测。
• 确定多Pomeron相互作用是否对描述极高能下的高质​​量弹性散射和幺正性约束至关重要。
• 质疑那些拟合Tevatron数据但LHC预测结果广泛分歧的模型的可靠性，强调全面数据验证的必要性。

提出的方法

• 使用Good-Walker eikonal形式化，通过两个本征态（ψ₁, ψ₂）描述质子波函数和弹性散射态，包含弹性与弹性散射的再散射。
• 应用Gribov的Reggeon演算，通过三重Pomeron顶点推导Pomeron增强振幅，并通过光学定理强制实现幺正性。
• 从t空间双极点形式构建能量依赖的b空间分布函数Γⁱ,ᵏ(s,b)，其中质量参数mᵢ(s)通过α′ₚ ln(s/s₀)演化，以引入软能量依赖性。
• 通过将小的拟合α′ₚ与Pomeron的硬度相关联，对软Pomeron实施微扰处理，从而实现微扰QCD处理。
• 使用增强振幅计算间隙存活概率S²ₑₙₕ和弹性散射截面（σ_sd, σ_dd），并与KMR模型的预测进行比较。
• 采用Pumplin界R_D ≤ 0.5作为幺正性约束，分析非Good-Walker多Pomeron贡献对弹性散射与总截面之比的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 多Pomeron相互作用如何影响LHC上中心电荷Higgs粒子产生的间隙存活概率？
• RQ2 尽管弹性截面拟合相似，为何GLMM模型预测的衍射分数R_D上升速度比KMR模型更慢？
• RQ3 Pomeron轨迹的拟合斜率α′ₚ较小，能在多大程度上为软Pomeron交换的微扰QCD处理提供依据？
• RQ4 KMR模型中的理论假设——特别是多Pomeron顶点的任意定义——如何影响其高能预测，相较于GLMM模型？
• RQ5 高阶多Pomeron耦合在能量超过10⁵ GeV时对弹性与衍射振幅的渐近行为有何作用？

主要发现

• GLMM(08)模型预测R_D < 0.5且随能量增长极慢，表明即使在极高能下，高质​​量弹性散射仍处于次要地位。
• KMR(07)模型预测R_D > 0.5且在W = 10⁵ GeV之前缓慢上升，表明由于SD截面快速增长，高质​​量弹性散射贡献更大。
• GLMM模型将小的拟合α′ₚ与硬的软Pomeron相关联，从而实现微扰QCD处理，而KMR模型则依赖于非微扰且任意定义的耦合。
• GLMM与KMR(08)模型对增强间隙存活概率S²ₑₙₕ的估计存在显著差异，表明LHC预测具有强烈的模型依赖性。
• 研究结论认为，拟合Tevatron数据是必要的，但不足以保证LHC预测的可靠性，因为拟合相似的模型可能产生截然不同的高能结果。
• 尽管GLMM(08,09)未包含高阶多Pomeron耦合，但预计在能量超过10⁵ GeV时其将变得重要，影响振幅的渐近行为。