[论文解读] Inclusive four-jet production: a study of Multi-Regge kinematics and BFKL observables

F. Caporale, Francesco Giovanni Celiberto+2 more|arXiv (Cornell University)|Oct 6, 2016

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 21被引用 4

一句话总结

本文在多重 Regge 动力学框架下，针对包含四胶子喷射过程，提出了新颖的方位角关联可观测量，采用单个 BFKL 爬升器与三个卷积格林函数来探测 BFKL 动力学。关键结果表明，两个中间喷射子的横向动量和快度提供了 BFKL 动力学的明确信号，余弦关联函数的比值对 BFKL 效应及实验数据中潜在的奇点表现出强烈敏感性。

ABSTRACT

A study of differential cross sections for the production of four jets in multi-Regge kinematics is presented, the main focus lying on azimuthal angle dependences. The theoretical setup consists in the jet production from a single BFKL ladder with a convolution of three BFKL Green functions, where two forward/backward jets are always tagged in the final state. Furthermore, the tagging of two further jets in more central regions of the detectors with a relative separation in rapidity from each other is requested. It is found, as result, that the dependence on the transverse momenta and the rapidities of the two central jets can be considered as a distinct signal of the onset of BFKL dynamics.

研究动机与目标

• 在高能强子对撞机中识别四喷射产生中具有唯一性且以 BFKL 主导的可观测量。
• 通过标记两个中间喷射子，克服包含 Mueller-Navelet 过程的局限性，增强对 BFKL 动力学的敏感性。
• 发展对中间喷射子的横向动量、快度和方位角敏感的新广义微分分布。
• 提出余弦关联函数的比值，以抑制共形自旋-0 贡献并提高微扰稳定性。
• 通过 LHC 数据中的可观测信号，实现对 BFKL 动力学的实验检验。

提出的方法

• 使用单个 BFKL 爬升器与三个卷积格林函数，在多重 Regge 动力学中描述四喷射产生。
• 施加快度有序性 $Y_A > y_1 > y_2 > Y_B$，包含两个前向/后向喷射子与两个中间喷射子。
• 定义涉及所有喷射子的横向动量、快度和方位角的广义微分截面。
• 引入喷射子之间相对方位角余弦乘积的关联函数 $\mathcal{C}_{MNL}$。
• 构建比值 $\mathcal{R}^{MNL}_{PQR}$ 以抑制共形自旋-0 贡献并增强微扰稳定性。
• 使用 Vegas 积分与蒙特卡洛工具进行数值分析，比较不同前向喷射子动量配置下的结果。

实验结果

研究问题

• RQ1 两个中间喷射子的横向动量和快度是否可在四喷射产生中作为 BFKL 动力学的明确信号？
• RQ2 在前向喷射子横向动量和快度配置变化下，方位角关联函数比值 $\mathcal{R}^{MNL}_{PQR}$ 如何表现？
• RQ3 所提出的关联函数比值是否因分子与分母系数的零点而表现出奇点，且能否在 LHC 数据中观测到？
• RQ4 通过比值构造移除共形自旋-0 贡献后，预测结果的稳定性如何？
• RQ5 这些可观测量在多大程度上依赖于中间喷射子的快度分离？

主要发现

• 微分截面显著依赖于两个中间喷射子的横向动量和快度，表明 BFKL 动力学存在明确信号。
• 对于两种前向喷射子动量配置 $(k_A,k_B) = (40,50)$ GeV 与 $(30,60)$ GeV，归一化关联系数 $\mathcal{C}_{121}$ 和 $\mathcal{C}_{211}$ 表现出相似行为。
• 比值 $\mathcal{R}^{111}_{122}$ 和 $\mathcal{R}^{222}_{211}$ 因分母系数零点位置不同，在两种前向喷射子动量配置下表现出明显差异。
• 当分母系数为零时，比值 $\mathcal{R}^{MNL}_{PQR}$ 出现奇点，提示其可能成为实验可观测信号。
• 可观测量对中间喷射子 $y_{1,2}$ 的快度表现出极弱依赖性，表明其在快度范围内的鲁棒性。
• 通过 Vegas、Quadpack 和修改后的 Psi 程序等多种工具验证了数值结果，支持预测的可靠性。