[论文解读] Jet Production in Polarized pp Collisions at RHIC

C. A. Gagliardi|arXiv (Cornell University)|Aug 6, 2008

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 3被引用 3

一句话总结

本文利用2005年和2006年RHIC运行的数据，对√s = 200 GeV的极化质子-质子碰撞中包含喷注产生的纵向双自旋不对称性（A_LL）进行了高精度测量。结果显著约束了质子中胶子极化分布Δg(x,Q²)，排除了大负值和最大正值胶子极化情景，并为全球QCD分析提供了关键输入，未来双喷注测量将能直接探测Δg(x,Q²)的动量依赖性。

ABSTRACT

The STAR Collaboration has measured the longitudinal double-spin asymmetry for inclusive jet production in polarized p+p collisions at sqrt{s} = 200 GeV. The results set significant new constraints on the gluon polarization within the nucleon. Future measurements of asymmetries for di-jet production will provide direct access to the momentum dependence of the gluon polarization, Delta g(x,Q^2).

研究动机与目标

• 通过包含喷注产生中的高精度A_LL测量，约束质子内部的胶子极化分布Δg(x,Q²)。
• 通过整合2005年和2006年RHIC运行的新数据，减少极化部分子分布全球分析中的不确定性。
• 通过未来RHIC双喷注产生测量，实现对胶子极化动量依赖性的直接探测。
• 通过扩展动量覆盖范围并减少系统性偏差，提高对Δg(x,Q²)中可能节点或复杂结构的敏感度。
• 通过提供来自高亮度、高极化质子-质子碰撞的关键实验输入，支持下一代全球拟合（如DSSV分析）的发展。

提出的方法

• 使用R = 0.4的中点圆锥算法进行喷注重建（2005年）和R = 0.7（2006年），结合TPC追踪和BEMC/EEMC电磁量能器数据。
• 采用喷注区域触发和高能塔触发选择事件，利用p+C库仑-核干涉效应测量束流极化，并通过极化原子氢气射流靶进行标定。
• 应用系统性修正，以补偿触发和重建偏差对喷注能量标度和A_LL值的影响。
• 将A_LL数据整合进GRSV和DSSV框架下的全球拟合中，评估其与各种Δg(x,Q²)情景的一致性。
• 基于PYTHIA模拟和完整NLO计算，投影未来双喷注A_LL的灵敏度，包含尺度不确定性带。
• 通过选择高快速度、背对背配置且x₁,x₂值较大的双喷注事件，隔离低x区域的胶子贡献。

实验结果

研究问题

• RQ1 包含喷注A_LL测量对输入尺度Q₀² = 0.4 GeV²下的积分胶子极化有何约束？
• RQ2 2006年数据在约束负值和正值胶子极化分布方面相比先前测量有何改进？
• RQ3 新A_LL数据在多大程度上支持或排除了具有节点的Δg(x,Q²)模型（如GS-C或DSSV）？
• RQ4 在50 pb⁻¹亮度和60%束流极化条件下，未来RHIC双喷注测量能以多高精度解析0.04 < x < 0.3范围内Δg(x,Q²)的动量依赖性？
• RQ5 双喷注A_LL对不同胶子极化模型的预期灵敏度如何？NLO计算结果与PYTHIA预测相比有何差异？

主要发现

• 与2005年相比，2006年数据在p_T > 13 GeV/c时统计不确定性降低了3–4倍，显著提升了测量精度。
• GRSV Δg = –g情景被排除的概率低于0.2%，表明对负胶子极化存在强烈约束。
• DSSV全球分析（整合STAR数据）在0.05 < x < 0.2范围内对负胶子极化给出了最强限制。
• STAR数据在0.05 < x < 0.2范围内显著约束了正负胶子极化，尤其通过卡方分析体现。
• 投影的双喷注A_LL测量可在x ≈ 0.076、0.10和0.13三个x区间内，将Δg(x)/g(x)的测量精度达到±0.02–0.03（50 pb⁻¹亮度，60%束流极化）。
• 双喷注测量将在0.04 < x < 0.3范围内直接提供对Δg(x,Q²)的LO访问，实现对胶子极化函数的详细映射。