[论文解读] Heavy Quark Production at the TEVATRON in the Semihard QCD Approach and the Unintegrated Gluon Distribution

A. V. Lipatov, V. A. Saleev+1 more|ArXiv.org|Dec 7, 2001

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 5

一句话总结

本文利用包含非微扰胶子分布（UGD）的kT-因子化（半硬QCD）方法研究费米子对撞机上底夸克的产生，强调BFKL动力学。结果表明，通过BFKL演化得到的UGD与RS参数化形式能与CDF和D0实验数据高度一致，优于标准部分子模型计算结果，并表明BFKL UGD是小-x胶子动力学的普遍候选者。

ABSTRACT

Processes of heavy quark production at TEVATRON energies are considered using the semihard (k_T factorization) QCD approach with emphasis of the BFKL dynamics of gluon distributions. We investigate the dependence of the p_T distribution of heavy quark production (presented in the form of integrated cross-sections) on different forms of the unintegrated gluon distribution. The theoretical results are compared with recent D0 and CDF experimental data on beauty production.

研究动机与目标

• 改进标准NLO pQCD框架下对费米子对撞机能量下非弹性底夸克产生过程的理论描述。
• 研究不同非微扰胶子分布（UGD）形式对重夸克产生截面的敏感性。
• 评估基于BFKL的UGD是否可作为高能强子产生中小-x胶子动力学的普遍描述。
• 解决NLO pQCD预测与实验数据之间的差异，后者将底夸克截面低估约2倍。
• 使用同一框架测试UGD参数化在强子产生与电磁产生过程之间的一致性。

提出的方法

• 应用kT-因子化（半硬QCD）方法，通过胶子-胶子融合计算$p\bar{p} \to b\bar{b}X$的微分与总截面。
• 采用非稳定矩阵元，胶子极化方向与横向动量$q_T$一致，遵循SHA方案$L^{(g)}_{\mu\nu} = q_T^\mu q_T^\nu / |q_T|^2$。
• 采用多种UGD参数化形式：RS、LRSS、BFKL以及一种新形式（22），所有形式均基于BFKL演化，但初始尺度$Q_0^2$不同。
• 对横动量$p_T > p_T^{\text{min}}$和快度$|y^*| < 1$进行积分，以匹配实验截断条件。
• 将结果与CDF和D0在$\sqrt{s} = 1.8$ TeV下的$b\bar{b}$产生数据进行比较。
• 对$Q_0^2$、$m_b$和$\Lambda_{\text{QCD}}$进行参数拟合，以优化与数据的一致性，尤其针对LRSS参数化形式。

实验结果

研究问题

• RQ1 kT-因子化方法结合基于BFKL的UGD是否能比标准NLO pQCD更好地描述费米子对撞机上的底夸克产生数据？
• RQ2 对$b\bar{b}$截面而言，其对非微扰胶子分布参数化形式的选择有多敏感？
• RQ3 是否存在一种UGD形式可一致描述不同实验中强子产生与电磁产生数据？
• RQ4 使用LRSS参数化形式时，为与费米子对撞机数据一致，$m_b$、$\Lambda_{\text{QCD}}$和$Q_0^2$的取值应为多少？
• RQ5 BFKL UGD是否可作为高能强子碰撞中小-x胶子动力学的普遍候选？

主要发现

• 采用BFKL和RS参数化UGD的kT-因子化方法在$ p_T > 6.5 $ GeV和$|y^*| < 1$条件下，与CDF和D0的$b\bar{b}$产生数据高度一致。
• 标准部分子模型（SPM）使用GRV胶子密度时，截面低估约2倍，与实验差异一致。
• 除非进行参数调优，否则LRSS参数化形式会高估截面；最佳一致性出现在$m_b = 5.0$ GeV、$\Lambda_{\text{QCD}} = 100$ MeV和$Q_0^2 = 4$ GeV²时。
• 新UGD形式（22）的结果与参考文献[6]中的矩阵元完全一致，验证了形式体系的一致性。
• 当使用合理参数（$m_b = 4.75$ GeV，$\Lambda_{\text{QCD}} = 150$ MeV）时，BFKL UGD无需调优即可良好描述数据。
• 本研究支持BFKL UGD作为高能过程中小-x胶子动力学的强有力普遍候选者。