[论文解读] Exclusive central production of heavy quarks at the LHC

Grigorios Chachamis, Martin Hentschinski+2 more|ArXiv.org|Nov 13, 2009

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用 10

一句话总结

本文提出了一套用于大型强子对撞机（LHC）上重夸克-反夸克对的唯象中心产生过程的下一阶修正（NLO）$k_T$-因子化框架，采用横动量空间中的NLO非积分胶子密度。通过迭代求解NLO BFKL演化核，该框架实现了与蒙特卡罗模拟兼容的计算，为研究底夸克对产生过程中小-$x$胶子动力学提供了高精度工具。

ABSTRACT

We study the exclusive production of heavy flavors at central rapidities in hadron-hadron collisions within the kT factorisation formalism. Since this involves regions of small Bjorken x in the unintegrated gluon densities, we include the next-to-leading order BFKL contributions working directly in transverse momentum representation. Our results are presented in a form suitable for Monte Carlo implementation.

研究动机与目标

• 开发一种基于NLO $k_T$-因子化的理论框架，用于LHC上重夸克的唯象中心产生。
• 检验高能 $k_T$-因子化在小Bjorken-$x$区域的适用性，特别是针对底夸克对。
• 为唯象重味物质产生的蒙特卡罗事件生成提供可数值实现的形式化方法。
• 通过唯象重夸克对产生探测非积分胶子密度在小$x$区域的行为，从而验证理论近似。
• 为未来基于HERA数据的非积分胶子密度拟合及LHC预测奠定基础。

提出的方法

• 使用轻性粒子四维动量 $p_1$ 和 $p_2$ 构造的Sudakov基底表示微分截面。
• 应用包含 $k_T$ 依赖性的非积分胶子密度的 $k_T$-因子化方法，并通过NLO BFKL核进行演化。
• 通过在横动量空间中迭代求解NLO BFKL格林函数来计算胶子密度。
• 将NLO修正引入BFKL核，包括辐射发射项与共线项，显式依赖于跑动耦合 $\bar{\alpha}_s$。
• 将NLO非积分胶子密度表示为BFKL格林函数与质子影响因子的卷积。
• 推导出在横动量空间中适用于蒙特卡罗积分与逐事件模拟的NLO核表示形式。

实验结果

研究问题

• RQ1 LHC上底夸克对的唯象中心产生能否作为通过 $k_T$-因子化探测小-$x$胶子动力学的清晰探针？
• RQ2 BFKL演化核的NLO修正如何影响唯象重夸克对产生的微分截面？
• RQ3 NLO BFKL格林函数的迭代结构在多大程度上可被数值实现以支持蒙特卡罗事件生成？
• RQ4 $\overline{\text{MS}}$ 与胶子辐射（GB）重整化方案在稳定唯象重味物质产生预测方面起到何种作用？
• RQ5 NLO $k_T$-因子化框架在多大程度上能准确描述底夸克对产生中所探测的小-$x$胶子密度动力学区域？

主要发现

• NLO BFKL核在横动量空间中以显式依赖于跑动耦合 $\bar{\alpha}_s$ 的形式表达，实现了方案无关的预测。
• NLO BFKL格林函数的迭代求解支持了适用于蒙特卡罗事件生成的数值实现。
• 该形式化方法严格处理了重夸克-反夸克对的运动学，避免了共线因子化带来的近似。
• 对BFKL核引入NLO修正，可同时考虑能量尺度选择的非对称性与强子碰撞中早期的共线演化效应。
• 该框架可精确确定非积分胶子密度中所探测的 $x$ 值，从而支持对小-$x$近似的验证。
• 该模型在不同重整化方案下（如 $\overline{\text{MS}}$ 到 GB）保持稳定，为理论预测提供了稳健工具。