[论文解读] Dijet impact factor in DIS at next-to-leading order in the Color Glass Condensate

Paul Caucal, Farid Salazar+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 13, 2021

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 128被引用 75

一句话总结

本文在颜色玻璃凝聚体（CGC）有效场论框架下，计算了核子深电子散射（DIS）中包含喷胶产生的下一阶修正（NLO）影响因子。通过协变微扰论和类光壳威尔逊线关联器，证明了在NLO下，快度演化由JIMWLK哈密顿量控制，使喷胶截面的精度达到O(α²ₛ ln(xf/xBj))。该结果为电子-离子对撞机（EIC）上胶子饱和效应的精确研究提供了支持。

ABSTRACT

We compute the next-to-leading order impact factor for inclusive dijet production in deeply inelastic electron-nucleus scattering at small $x_{ m Bj}$. Our computation, performed in the framework of the Color Glass Condensate effective field theory, includes all real and virtual contributions in the gluon shock wave background of all-twist lightlike Wilson line correlators. We demonstrate explicitly that the rapidity evolution of these correlators, to leading logarithmic accuracy, is described by the JIMWLK Hamiltonian. When combined with the next-to-leading order JIMWLK Hamiltonian, our results for the impact factor improve the accuracy of the inclusive dijet cross section to $\mathcal{O}(\alpha_s^2 \ln(x_f/x_{ m Bj}))$, where $x_f$ is a rapidity factorization scale. These results are an essential ingredient in assessing the discovery potential of inclusive dijets to uncover the physics of gluon saturation at the Electron-Ion Collider.

研究动机与目标

• 计算小xBj区域电子-核子深电子散射（DIS）中包含喷胶产生的下一阶修正（NLO）影响因子。
• 通过将NLO影响因子与NLL JIMWLK演化相结合，将CGC框架中包含喷胶截面计算的精度提升至O(α²ₛ ln(xf/xBj))。
• 在慢胶子极限下建立NLO喷胶振幅的JIMWLK因子分解，分离出影响因子以供未来数值应用。
• 为在电子-离子对撞机（EIC）上探测胶子饱和效应和四点关联器提供基础工具。

提出的方法

• 在CGC有效场论中，使用协变微扰论和CGC顶点的动量空间费曼规则，系统地进行NLO计算。
• 计算所有涉及胶子发射在冲击波前后发生的实过程与虚过程修正，包括使用重正化与自由胶子传播子的自能与顶点图。
• 应用围线积分技术和施温格参数化方法计算圈图积分，特别关注软与共线发散。
• 证明在一阶圈图中，所有发散（软、共线、紫外）均被抵消，确保振幅的可重整化性。
• 通过识别慢胶子极限（纵向动量分数较小）提取影响因子，并利用JIMWLK哈密顿量证明JIMWLK因子分解。
• 推导出在横极化与纵极化虚光子态下NLO影响因子的显式表达式，包括普通与瞬时胶子顶点的贡献。

实验结果

研究问题

• RQ1 在小xBj区域，如何在CGC框架下计算DIS中包含喷胶产生的NLO影响因子？
• RQ2 在CGC框架中，实过程与虚过程修正在多大程度上抵消发散？NLO下的重整化如何实现？
• RQ3 在慢胶子极限下，NLO振幅是否实现因子分解？若实现，其是否重现JIMWLK哈密顿量对快度演化的描述？
• RQ4 NLO影响因子在横极化与纵极化虚光子态下的结构如何？其对喷胶动量学的依赖性如何？
• RQ5 将NLO影响因子与NLL JIMWLK演化结合后，对包含喷胶截面的精度提升程度如何？

主要发现

• 在CGC有效场论中计算了NLO喷胶影响因子，包括在胶子冲击波背景下的所有实过程与虚过程修正，且对发散具有完全控制。
• 在一阶圈图中，所有软、共线与紫外发散均被抵消，证实了CGC框架下NLO振幅的一致性。
• 在慢胶子极限下，NLO振幅分解为过程相关的贡献因子与通用的演化核，从而在NLO下证明了JIMWLK因子分解。
• 证明了威尔逊线关联器的快度演化由JIMWLK哈密顿量控制，且在对数精度下已完全纳入NLO核。
• 当NLO影响因子与NLL JIMWLK演化结合时，包含喷胶截面的精度达到O(α²ₛ ln(xf/xBj))，为EIC上的精确现象学研究提供了可能。
• 推导出在横极化与纵极化虚光子态下NLO影响因子的显式解析表达式，包括来自普通与瞬时胶子顶点的贡献。