[论文解读] Multiple Partonic Interaction Developments in Herwig++

Stefan Gieseke, Christian Röhr+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 12, 2011

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 7被引用 13

一句话总结

本文提出了一种改进的多部分子相互作用（MPI）模型，应用于Herwig++中，通过引入非微扰胶色重连机制，以更好地描述软底流事件和最小截面数据。通过修改部分子相互作用的胶色结构，并引入胶色重连的破坏尺度，该模型在描述ATLAS 7 TeV底流事件和最小截面可观测量方面实现了显著改进，包括带电强子多重性和横向动量分布，新调谐参数UE7-2在调谐变量之外也与实验数据高度一致。

ABSTRACT

We briefly review the status of the multiple partonic interaction model in the Herwig++ event generator. First, we show how a change in the colour structure of an event in Herwig++ results in a significant improvement in the description of soft inclusive observables in $pp$ interactions at $\sqrt{s}=900$ GeV. Then we present a comparison of some model results to ATLAS Underlying Event data at $\sqrt{s}=7$ TeV.

研究动机与目标

• 解决Herwig++标准MPI模型对ATLAS 900 GeV最小截面数据描述不佳的问题。
• 通过引入非微扰胶色重连效应，改善软底流事件活动的模拟。
• 开发一种新的MPI模型，正确描述粒子多重性和横向动量之间的关联，特别是在横向区域。
• 生成一个调谐模型（UE7-2），准确描述ATLAS 7 TeV底流事件数据，包括未用于调谐过程的可观测量。
• 实现在不同质心系能量下对最小截面和底流事件数据的统一描述。

提出的方法

• 该模型在eikonal MPI框架基础上，引入基于簇强子化模型的胶色重连机制，即在强子化之前对部分子簇进行重连。
• 引入一个新的破坏尺度参数 $p_{\rm disrupt}$，以控制胶色重连的强度，从而增强软部分子相互作用与束流残留物之间的关联。
• 模型使用两个独立的重叠函数，分别对应硬和软部分子相互作用，其反半径分别为 $\mu$ 和 $\mu_{\rm soft}$。
• 通过Professor工具进行参数调谐，约束条件包括 $\langle d^2N_{\text{ch}}/d\eta d\phi \rangle$ 和 $\langle d^2\sum p_\perp /d\eta d\phi \rangle$。
• 通过Donnachie–Landshoff参数化和光学定理，固定总截面和弹性斜率，以保证幺正性。
• 模型在ATLAS 7 TeV底流事件和最小截面数据上进行了验证，包括未用于调谐的分布。

实验结果

研究问题

• RQ1 在MPI模型中引入非微扰胶色重连是否能显著改善Herwig++中对软最小截面和底流事件可观测量的描述？
• RQ2 为何Herwig++中的标准MPI模型无法描述ATLAS 900 GeV数据，特别是 $\langle p_\perp \rangle(N_{\rm ch})$？
• RQ3 新的胶色重连机制如何影响底流事件的方位分布和横向动量结构？
• RQ4 一个单一调谐参数（UE7-2）是否能准确描述7 TeV下的最小截面和底流事件数据，包括未用于调谐的可观测量？
• RQ5 MPI模型参数的能量依赖性如何？能否在不同质心系能量下实现对底流和最小截面数据的统一描述？

主要发现

• 在MPI模型中引入胶色重连，显著改善了对ATLAS 900 GeV最小截面数据的描述，特别是解决了标准模型在预测 $\langle p_\perp \rangle(N_{\rm ch})$ 时的失败。
• 新调谐参数UE7-2成功描述了ATLAS 7 TeV底流事件数据，包括作为 $p_\perp^{\rm lead}$ 函数的单位 $\eta$-$\phi$ 区域内平均带电强子多重性和标量 $p_\perp$ 求和，且在所有 $p_\perp$ 截断下均与数据高度一致。
• 尽管未参与调谐，该模型仍正确预测了横向区域中多重性和 $\sum p_\perp$ 密度的标准差。
• 调谐得到的破坏尺度为 $p_{\rm disrupt} = 0.35$ GeV，$p_\perp^{\rm min} = 3.36$ GeV，$\sigma_{\rm eff} = 42.28$ mb（对应 $\mu^2 = 0.81$ GeV$^2$），显示出参数对 $\mu^2$ 的依赖性。
• 该模型对相对于领先强子的方位分布描述良好，随着 $p_\perp^{\rm lead}$ 截断的增大，改进效果更加明显，表明更准确地再现了喷注样结构。
• 结果表明，胶色重连对于正确描述软活动和粒子关联至关重要，特别是在前向区域和横向区域。