[论文解读] Measurement of $D^*$ Production in Diffractive Deep Inelastic Scattering at HERA

H Collaboration|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2017

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 1

一句话总结

本论文基于 √s = 319 GeV 下的 287 pb⁻¹ 数据，对 HERA 上的双色散深度非弹性散射（DIS）过程中 D∗(2010) 的高精度测量进行了研究。该研究将测量得到的截面与基于共线因子化和双色散部分子密度的下一阶微扰量子色动力学（NLO QCD）预测进行了比较，结果表现出良好一致性，支持了 QCD 在双色散过程中的有效性，并将测量精度较以往结果提高了两倍。

ABSTRACT

Measurements of $D^{*}(2010)$ meson production in diffractive deep inelastic scattering $(5

研究动机与目标

• 测量 HERA 上双色散深度非弹性散射中 D∗(2010) 产生的微分截面与积分截面。
• 利用实验数据检验下一阶微扰量子色动力学（NLO QCD）预测在双色散过程中的有效性。
• 测定双色散 D∗ 产生相对于 DIS 中全部 D∗ 产生的双色散分数。
• 研究双色散分数在 Q²、y、pt,D∗ 和 ηD∗ 等变量上的运动学依赖性。
• 与以往结果相比，将双色散 DIS 中 D∗ 产生的测量精度提高两倍。

提出的方法

• 分析 ep → eXY 事件，其中领先质子衰变系统 Y 与含 D∗ 的系统 X 之间存在大快速度间隙。
• 通过衰变道 D∗ → Kππ 使用运动学重建技术重建 D∗(2010) 介子。
• 应用选择条件以选取满足 5 < Q² < 100 GeV² 且 xIP < 0.03 的事件，符合双色散 DIS 的运动学特征。
• 采用基于 H1 之前从包含双色散截面中提取的双色散部分子分布函数（DPDF）的 NLO QCD 计算。
• 传播来自底夸克质量（mc）、强子化参数以及因子化/尺度变化的理论不确定性。
• 将测量得到的截面与双色散分数与 NLO QCD 预测及以往实验结果进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 测量得到的双色散 DIS 中 D∗(2010) 产生截面与 NLO QCD 预测相比如何？
• RQ2 D∗ 产生在 DIS 中的双色散分数在不同运动学区域是否与 NLO QCD 预期一致？
• RQ3 双色散分数是否显著依赖于 Q²、y、D∗ 的横动量（pt,D∗）或赝快度（ηD∗）？
• RQ4 双色散分数在多大程度上独立于相空间约束，如理论模型所建议？
• RQ5 本测量提高的精度在多大程度上可确认或改进共线因子化在双色散过程中的适用性？

主要发现

• 测量得到的双色散 DIS 中 D∗(2010) 截面与 NLO QCD 预测高度一致，预测的理论不确定性为 1.8%（mc）+0.7−0.8（DPDF）+0.02−0.04（强子化）。
• 积分双色散分数 RD 测量值为 6.5% ± 0.5%（统计）± 0.6%（系统），与以往测量结果及 NLO QCD 预测一致。
• 随着 pt,D∗ 增加，双色散分数从 8% 下降至 3%，反映出由于残余质子中能量有限，导致相空间抑制。
• 在高 |ηD∗| 区域，双色散分数从 10% 下降至约 5%，表明在 xIP < 0.03 约束下，双色散事件中 D∗ 更倾向于向后产生。
• 在不确定度范围内，未观测到 RD 与 Q² 或 y 的显著运动学依赖性，但数据与理论预测一致。
• 测量得到的双色散分数在很大程度上与相空间定义无关，证实了其与 DIS 及光致产生区域以往测量结果的一致性。