[论文解读] Hadronization Corrections to Jet Cross Sections in Deep-Inelastic Scattering

M. Wobisch, T. Wengler|ArXiv.org|Jul 8, 1999

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 120

一句话总结

本文使用碎片化模型（HERWIG、JETSET、ARIADNE）在多种喷注算法下，评估了深度非弹性散射中喷注截面的非微扰强子化修正。结果表明，包含式 $k_{\perp}$-有序算法的强子化修正最小，低于10%，且其不确定性与下一阶微扰QCD（NLO）预测的不确定性相当，使得能够以亚10%的精度对QCD进行精确检验。

ABSTRACT

The size of non-perturbative corrections to high E_T jet production in deep-inelastic scattering is reviewed. Based on predictions from fragmentation models, hadronization corrections for different jet definitions are compared and the model dependence as well as the dependence on model parameters is investigated. To test whether these hadronization corrections can be applied to next-to-leading order (NLO) calculations, jet properties and topologies in different parton cascade models are compared to those in NLO. The size of the uncertainties in estimating the hadronization corrections is compared to the uncertainties of perturbative predictions. It is shown that for the inclusive k_\perp ordered jet clustering algorithm the hadronization corrections are smallest and their uncertainties are of the same size as the uncertainties of perturbative NLO predictions.

研究动机与目标

• 评估深度非弹性散射中高-$E_T$喷注产生过程中非微扰强子化修正的大小及其模型依赖性。
• 比较不同喷注聚类算法（包括一种新型的角有序包含式算法，即亚琛算法）下的强子化修正。
• 通过比较部分子级联模型与NLO计算，评估强子化修正是否可被可靠地应用于NLO微扰QCD预测。
• 量化强子化修正的不确定性，并将其与微扰NLO不确定性的大小进行比较。

提出的方法

• 使用事件生成器（HERWIG、LEPTO、ARIADNE），结合Leading-order矩阵元、部分子喷注和非微扰碎片化模型（Lund弦模型、集团碎片化）。
• 应用四种喷注定义：排除式与包含式 $k_{\perp}$-有序、Cambridge（角有序）以及新型的亚琛算法（包含式、角有序）。
• 将强子化修正定义为部分子级与强子级可观测量之比：$c_{\text{hadr.corr.}} = \mathcal{O}_{\text{parton}} / \mathcal{O}_{\text{hadron}}$。
• 通过比较部分子级联模型与NLO计算之间的喷注拓扑结构与性质（如次喷注多重数、角分布等），评估模型兼容性。
• 通过改变重整化与因子化尺度，估算NLO截面中微扰不确定性的大小。
• 测试对模型参数和喷注分辨参数（如 $R_0$）的敏感性，以评估强子化修正估计的鲁棒性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在深度非弹性散射中，不同喷注聚类算法的强子化修正如何变化？
• RQ2 在HERA运动学范围内，高-$E_T$喷注的强子化修正的大小及其模型依赖性如何？
• RQ3 部分子级联模型的喷注拓扑结构与NLO微扰QCD计算相比如何？这对强子化修正的不确定性有何影响？
• RQ4 强子化修正估计的不确定性是多少？其与NLO微扰预测不确定性的比较结果如何？
• RQ5 考虑到其修正大小与不确定性，包含式 $k_{\perp}$-有序算法是否可被可靠地用于高精度QCD检验？

主要发现

• 包含式 $k_{\perp}$-有序喷注算法在相空间的广大区域中，强子化修正低于10%，尤其在高 $Q^2$ 和 $E_{T\text{ jet}}$ 条件下表现更优。
• 包含式 $k_{\perp}$-有序算法的强子化修正最小，而排除式与角有序定义的修正则显著增大。
• HERWIG、JETSET与ARIADNE的模型预测结果一致性良好，对特定模型参数的依赖性极弱。
• 包含式 $k_{\perp}$ 算法的强子化修正不确定性小于4%，与NLO预测中尺度变化带来的5%不确定性相当。
• 部分子级联模型与NLO计算在角分布与次喷注多重数上的差异，对强子化修正估计的影响可忽略不计。
• $R_0$ 参数（喷注分辨参数）引起的不确定性小于5%，表明包含式 $k_{\perp}$-有序算法具有良好的鲁棒性。