[论文解读] Nuclear parton distributions in the DGLAP approach

K. Eskola, H. Honkanen+3 more|ArXiv.org|Oct 26, 2001

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 4

一句话总结

本文在DGLAP框架内评估了核部分子分布（nPDF）参数化形式，将EKS98、HIJING和硬探针合作组（HPC）模型与深度非弹性勒pton-核散射及Drell-Yan数据进行比较。结果表明，HIJING参数化高估了核阴影效应，且低估了重子数和动量求和规则；HPC表现更优但仍缺乏尺度和味依赖性；而EKS98在数据和理论一致性约束下提供了最一致的基于DGLAP的nPDF。

ABSTRACT

Determination of the nuclear parton distributions within the framework of perturbative QCD, the DGLAP equations in particular, is discussed. Scale and flavour dependent nuclear effects in the parton distributions are compared with the scale and flavour independent parametrizations of HIJING and of the Hard Probe Collaboration. A comparison with the data from deep inelastic lepton-nucleus scattering and the Drell-Yan process in proton-nucleus collisions is shown.

研究动机与目标

• 评估广泛使用的nPDF参数化形式——EKS98、HIJING和HPC——在DGLAP演化框架内的自洽性。
• 评估这些参数化形式在质子-核碰撞中对深度非弹性散射（DIS）和Drell-Yan过程实验数据的拟合能力。
• 识别现有参数化形式在尺度和味依赖性、重子数守恒以及动量求和规则处理方面的缺陷。
• 提出改进拟合程序和未来扩展的建议，例如进行下一阶修正分析，以及引入高阶扭曲或饱和效应。

提出的方法

• 使用DGLAP演化方程描述核部分子分布（nPDF）的尺度演化，确保与微扰QCD的一致性。
• 将基于全球拟合DIS和Drell-Yan数据得到的EKS98 nPDF参数化形式，与尺度和味无关的HIJING和HPC参数化形式进行比较。
• 分析来自NMC数据的比值 $ R_{F_2}^A(x,Q^2) = F_2^A / F_2^D $，以检验不同核素和 $ x $ 区域中的核效应。
• 应用动量求和规则和重子数守恒来约束nPDF中价夸克、海夸克和胶子的行为。
• 评估 $ F_2^{\text{Sn}}/F_2^{\text{C}}} $ 的 $ Q^2 $-依赖性，以约束胶子分布，如先前研究中所建议。
• 识别出尺度无关的参数化形式无法再现 $ F_2^{\text{Sn}}/F_2^{\text{C}} $ 中观测到的 $ Q^2 $-依赖性，因此必须采用尺度依赖的拟合。

实验结果

研究问题

• RQ1 HIJING和HPC对核效应的参数化形式与深度非弹性散射和Drell-Yan过程的实验数据相比如何？
• RQ2 HIJING和HPC模型在重核如 $ ^{208}\text{Pb} $ 中对重子数和动量求和规则的违反程度如何？
• RQ3 尺度无关的参数化形式能否准确描述NMC数据中观测到的 $ F_2^{\text{Sn}}/F_2^{\text{C}} $ 的 $ Q^2 $-依赖性？
• RQ4 为何EKS98参数化形式在DGLAP框架中被认为比HIJING或HPC更可靠？
• RQ5 在基于DGLAP的拟合过程中，需要进行哪些改进以更好地约束不确定性并包含高阶效应？

主要发现

• HIJING参数化形式高估了核阴影效应的 $ A $-依赖性，并与数据矛盾，尤其在 $ x \lesssim 0.1 $ 区域更为明显。
• 在 $ Q^2 = 2.25\text{–}10^4 \, \text{GeV}^2 $ 范围内，HIJING模型对 $ ^{208}\text{Pb} $ 的重子数守恒低估了18–24%，表明存在根本性不一致。
• HPC参数化形式对 $ ^{208}\text{Pb} $ 的重子数守恒低估了5–12%，尽管其在拟合 $ R_{F_2}^A $ 比值方面优于HIJING。
• EKS98参数化形式通过DGLAP对数据的拟合，满足动量求和规则，并与 $ F_2^{\text{Sn}}/F_2^{\text{C}} $ 的 $ Q^2 $-依赖性一致，表明其具有鲁棒性。
• 尺度无关的参数化形式无法再现 $ F_2^{\text{Sn}}/F_2^{\text{C}} $ 中观测到的 $ Q^2 $-依赖性，而该依赖性对胶子分布具有约束作用，因此必须采用尺度依赖的拟合。
• 该分析排除了胶子阴影效应强于夸克的模型（如参考文献[4]中的假设2），因其与数据和动量求和规则不一致。