[论文解读] On the enhancement of the QCD running coupling in the noncontractible space and anomalous TEVATRON and HERA data

D. Palle|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 1998

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 2

一句话总结

该论文提出，由弱相互作用固定的 fundamental 超高能截断（ultraviolet cutoff）使 QCD 运行耦合常数在接近该截断尺度时增强，从而导致部分子分布函数增加。这种增强可解释异常的 Tevatron 数据和高-Q² 的 HERA 异常，意味着在非可缩（noncontractible）空间中的 QCD 不具备渐近自由特性。

ABSTRACT

Abstract. We show that the existence of the fundamental ultraviolet cut-off (minimal scale) fixed by weak interactions enhances the QCD running coupling evaluated at one quantum loop level, starting at the scale in the vicinity of the cut-off. The enhancement of the QCD running coupling, together with the resulting enhancement of the parton distribution functions, could completely explain the observed anomalous TEVATRON data. The amplified parton distributions are responsible also for the high-Q 2 HERA anomalies. The QCD in the noncontractible space is not an asymptotically free gauge theory. 1

研究动机与目标

• 解释偏离标准 QCD 预测的 Tevatron 数据中观测到的异常现象。
• 解决高-Q² HERA 数据异常，其在深度非弹性散射中表现出意外的结构。
• 研究 fundamental 超高能截断对高能区 QCD 行为的影响。
• 探讨在非可缩空间中 QCD 是否因该截断而失去渐近自由特性。
• 将运行耦合常数的增强与部分子分布函数可观测偏差联系起来。

提出的方法

• 引入由弱相互作用固定的 fundamental 超高能截断（最小尺度），该截断修改了 QCD 的重整化群行为。
• 在一阶微扰计算下评估 QCD 运行耦合常数，显示其在接近截断尺度时出现增强。
• 通过依赖截断的运行耦合常数，利用微扰 QCD 推导出修改后的部分子分布函数。
• 将修改后的耦合常数与部分子分布函数应用于解释 Tevatron 数据异常，特别是高质​​量 Drell-Yan 与 W 玻色子产生过程中的异常。
• 将分析扩展至 HERA 数据，表明增强的部分子分布可重现观测到的高-Q² 偏差。
• 分析非可缩空间结构，结论为由于截断的存在，在此类空间中的 QCD 不具备渐近自由特性。

实验结果

研究问题

• RQ1 由弱相互作用固定的 fundamental 超高能截断如何影响高能区 QCD 运行耦合常数？
• RQ2 增强的 QCD 耦合常数在多大程度上可解释异常的 Tevatron 数据？
• RQ3 由增强耦合导致的修改后部分子分布函数能否解释高-Q² HERA 异常？
• RQ4 当 QCD 在非可缩空间中表述时，渐近自由特性将面临何种影响？
• RQ5 截断引起的增强如何改变 QCD 在高动量转移区的微扰行为？

主要发现

• 在由弱相互作用固定的 fundamental 超高能截断附近尺度，QCD 运行耦合常数显著增强。
• 该增强导致部分子分布函数明显增加，尤其在高动量分数区域。
• 增强的部分子分布函数可定量解释异常的 Tevatron 数据，包括 W 玻色子与 Drell-Yan 产生过程中的偏差。
• 相同的增强耦合常数与部分子分布函数可重现深度非弹性散射中观测到的高-Q² HERA 异常。
• 由于 fundamental 截断的存在，在非可缩空间中的 QCD 不具备渐近自由特性。
• 该模型通过单一机制——紫外截断引起的耦合常数增强——统一解释了高能对撞机数据中长期存在的两个异常。