[论文解读] Drell-Yan production at forward rapidities: a hybrid factorization approach

Wolfgang Schäfer, Antoni Szczurek+2 more|arXiv (Cornell University)|Oct 17, 2016

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 4被引用 1

一句话总结

本文提出了一种在质子-质子碰撞中前向快度区Drell-Yan双轻子产生过程的混合因子化方法，结合了在kT-因子化框架下的共线夸克分布与非积分胶子分布（UGDFs）。该方法包含了所有四个Drell-Yan结构函数及末态轻子的运动学截断，表明即使在LHCb的前向快度区域，此前在二极子模型中被忽略的两个质子的贡献也必须被包含在内，且在低双轻子质量区域未观察到胶子饱和效应的明确证据。

ABSTRACT

We discuss the Drell-Yan production of dileptons at high energies in the forward rapidity region of proton-proton collisions in a hybrid high-energy approach. This approach uses unintegrated gluon distributions in one proton and collinear quark/antiquark distributions in the second proton. We compute various distributions for the case of low-mass dilepton production and compare to the LHCb and ATLAS experimental data on dilepton mass distributions. In distinction to dipole approaches, we include four DrellYan structure functions as well as cuts at the level of lepton kinematics. The impact of the interference structure functions is rather small for typical experimental cuts. We find that both side contributions (gq/q¯ and q/qg¯ ) have to be included even for the LHCb rapidity coverage which is in contradiction with what is usually done in the dipole approach. We present results for different unintegrated gluon distributions from the literature. Some of them include saturation effects, but we see no clear hints of saturation even at small Mll.

研究动机与目标

• 开发一种适用于前向快度区Drell-Yan产生过程的动量空间因子化方法。
• 包含所有四个Drell-Yan自旋结构函数及末态轻子的运动学截断。
• 检验在前向快度区低质量双轻子产生过程中胶子饱和效应是否可观测。
• 将预测结果与LHCb和ATLAS实验数据进行比较。
• 评估现有二极子模型方法中忽略‘另一侧’质子贡献的合理性。

提出的方法

• 采用混合因子化方案：大-x部分子使用共线夸克/反夸克分布，小-x部分子使用非积分胶子分布（UGDFs）。
• 在kT-因子化形式中应用影响因子，描述四个Drell-Yan结构函数（ΣT, ΣL, Σ∆, Σ∆∆）。
• 引入对横动量（LHCb中kT > 3 GeV，ATLAS中kT > 6 GeV）和快度（LHCb中y+ , y− ∈ [2, 4.5]）的运动学截断。
• 使用动量分数 xF = x+ + x− 和横动量 q = k+ + k− 描述虚光子。
• 对x1, x2中末态夸克动量贡献进行修正，以避免人为增强饱和效应。
• 采用文献中的多种UGDF：KMR、Kutak-Stasto、AAMS、GBW，部分包含饱和效应。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否包含双质子贡献（gq/¯q 和 q/¯qg）能改善对LHCb前向快度区数据的描述？
• RQ2 包含饱和效应的非积分胶子分布是否能比非饱和的UGDF更好地描述LHCb在低质量双轻子产生中的数据？
• RQ3 在小双轻子质量（Mll）区域，前向Drell-Yan过程中是否存在可观测的胶子饱和效应？
• RQ4 对轻子横动量和快度的运动学截断如何影响两个质子贡献的相对大小？
• RQ5 为何二极子模型在忽略‘另一侧’质子贡献时无法描述LHCb数据？

主要发现

• LHCb对双轻子不变质量分布的数据可被KMR非积分胶子分布良好描述，而包含饱和效应的UGDF则提供较差的拟合。
• 即使在LHCb的前向快度覆盖范围内，两个质子的贡献——尤其是‘另一侧’的gq/¯q成分——也必须被包含在内，这与二极子模型中的常见假设相矛盾。
• 在典型实验截断下，干涉结构函数（Σ∆, Σ∆∆）的影响可忽略不计。
• 来自‘前向’质子的海夸克在LHCb的运动学窗口内对双轻子快度分布有显著贡献，仅靠价夸克无法充分描述实验数据。
• ATLAS在中央区域的数据未被该混合方法良好描述，这与共线部分子与非积分部分子处理方式的不对称性预期一致。
• 即使在使用包含饱和效应的UGDF时，低质量双轻子区域也未观察到胶子饱和效应的明确证据。