[论文解读] Charged hadron fragmentation functions from collider data

Valerio Bertone, Nathan P. Hartland+3 more|arXiv (Cornell University)|Jul 9, 2018

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用 6

一句话总结

本文提出 NNFF1.1h，这是利用 Tevatron 和 LHC 中质子-反质子碰撞的横向动量分布，对未识别的带电强子 fragmentation functions (FFs) 进行的下一阶微扰 QCD 确定。包含强子对撞机数据显著约束了胶子 fragmentation function，同时确认其与电子-positron 对湮灭数据的一致性。

ABSTRACT

We present NNFF1.1h, a new determination of unidentified charged-hadron fragmentation functions (FFs) and their uncertainties. Experimental measurements of transverse-momentum distributions for charged-hadron production in proton-(anti)proton collisions at the Tevatron and at the LHC are used to constrain a set of FFs originally determined from electron-positron annihilation data. Our analysis is performed at next-to-leading order in perturbative quantum chromodynamics. We find that the hadron-collider data is consistent with the electron-positron data and that it significantly constrains the gluon FF. We verify the reliability of our results upon our choice of the kinematic cut in the hadron transverse momentum applied to the hadron-collider data and their consistency with NNFF1.0, our previous determination of the FFs of charged pions, kaons, and protons/antiprotons.

研究动机与目标

• 通过整合来自强子对撞机的新实验数据，改进未识别带电强子 fragmentation functions (FFs) 的确定。
• 通过利用质子-反质子碰撞的横向动量分布，减少 fragmentation functions 的不确定性，特别是胶子的不确定性。
• 在 FF 的背景下，验证强子对撞机数据与现有电子-positron 对湮灭数据的一致性。
• 评估在强子对撞机数据上应用不同动量切片时，FF 确定的鲁棒性。

提出的方法

• 在微扰 QCD 的下一阶下，对 Tevatron 和 LHC 中质子-反质子碰撞的带电强子横向动量分布进行全局拟合。
• 将强子对撞机的数据与先前从 e+e− 对湮灭数据中确定的 FFs 结合，以约束 fragmentation functions。
• 对强子对撞机数据施加强子横向动量的运动学切片，并系统性地测试其对结果的影响。
• 采用贝叶斯方法评估 fragmentation functions 的不确定性，以确保可靠的误差估计。
• 通过与先前的 NNFF1.0 确定结果进行交叉验证，确保结果的一致性和可靠性。

实验结果

研究问题

• RQ1 质子-反质子碰撞的横向动量分布在多大程度上约束了未识别带电强子的 fragmentation functions？
• RQ2 从强子对撞机数据中提取的 fragmentation functions 与从电子-positron 对湮灭数据中导出的结果在多大程度上一致？
• RQ3 对探测强子横向动量施加的运动学切片对最终 FF 确定有何影响？
• RQ4 与仅使用 e+e− 数据相比，包含强子对撞机数据后，胶子 fragmentation function 的不确定性改善了多少？

主要发现

• 包含强子对撞机数据显著减小了胶子 fragmentation function 的不确定性。
• Tevatron 和 LHC 的横向动量分布与从 e+e− 对湮灭数据导出的 fragmentation functions 一致。
• NNFF1.1h 的结果与先前的 NNFF1.0 确定结果一致，验证了方法的可靠性。
• 对横向动量施加的运动学切片选择对最终 fragmentation functions 的影响微乎其微，证实了结果的鲁棒性。