[论文解读] Phenomenology of jet physics in the BFKL formalism at NLO

Florian Schwennsen|ArXiv.org|Mar 19, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 89被引用 9

一句话总结

本文为高能QCD中的喷注物理构建了下一阶修正（NLO）BFKL框架，引入了$k_T$-因子化中的喷注顶点，并为小-$x$强子-强子碰撞定义了NLO非积分胶子密度。该研究实现了包含共线修正重求和的NLO BFKL格林函数，用于研究穆勒-纳韦莱喷注角关联退化现象，为Tevatron和LHC数据提供了现象学预测，并将结果扩展至包含真实实验截断的深度非弹性散射中的前向喷注。

ABSTRACT

We study jet physics in the high energy regime of QCD. Based on the NLO BFKL equation, we construct a vertex for the production of a jet at central rapidity in k_T-factorization. A jet algorithm is introduced, and we take special care of the separation of multi-Regge and quasi-multi-Regge kinematics. The connection with the energy scale of the evolution is investigated in detail. The result is discussed for two situations: scattering of highly virtual photons, which requires a symmetric energy scale to separate the impact factors from the gluon Green's function, and hadron-hadron collisions, where a non-symmetric scale choice is needed. For the second case we are able to define a NLO unintegrated gluon density, valid in the small-x regime, and give the evolution equation for this density as well. In the second part, we examine the angular decorrelation of Mueller-Navelet jets. Using an operator formalism in the space of anomalous dimension and conformal spin, we implement the NLO BFKL Green's function to study the rapidity dependence of angular decorrelations. We incorporate the necessary summation of collinearly enhanced corrections beyond NLO accuracy. We compare our results with data from the Tevatron ppbar-collider and provide predictions for the LHC as well. We also extend our study to the angular decorrelation between a forward jets and the electron in deep inelastic ep scattering. The angular decorrelation has not been measured in DIS so far, but we give theoretical results for this observable which already implement the experimental cuts.

研究动机与目标

• 将BFKL形式化扩展至NLO，以适用于高能QCD中的包括喷注产生，特别是$k_T$-因子化形式。
• 为小-$x$区域内的强子-强子碰撞定义一个有效的NLO非积分胶子密度。
• 利用异常维数与共形自旋空间中的算符形式化，研究穆勒-纳韦莱喷注角关联退化。
• 将共线增强修正的重求和扩展至超越NLO精度，以提升现象学预测的准确性。
• 将该框架扩展至深度非弹性$ep$散射中的前向喷注产生，理论预测中包含真实的实验截断。

提出的方法

• 在$k_T$-因子化形式化中构建NLO喷注顶点，确保多Regge与准多Regge运动学区域的正确分离。
• 推导小-$x$区域中NLO非积分胶子密度的演化方程，适用于强子-强子碰撞。
• 在异常维数与共形自旋空间中使用算符形式化，实现NLO BFKL格林函数以研究角关联退化。
• 应用多种重求和方案（包括方案1、3和4）处理核函数中的极点，提升在不同重整化方案下的稳定性。
• 引入影响因子贡献并重求和超越NLO的共线修正，尤其针对$\gamma^*\gamma^*$和$ep$散射情形。
• 在理论预测中实现前向喷注的实验截断，尽管该可观测量尚未被测量。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在高能QCD的中心喷注产生中，于$k_T$-因子化框架下构建一致的NLO喷注顶点？
• RQ2 小-$x$区域中强子-强子碰撞的NLO非积分胶子密度的形式为何？其演化方程如何？
• RQ3 NLO修正与共线增强项的重求和如何影响穆勒-纳韦莱喷注角关联退化的快速度依赖性？
• RQ4 Tevatron与LHC能量下$pp$和$p\bar{p}$碰撞中角关联退化的现象学预测为何？
• RQ5 如何将该框架扩展至描述深度非弹性$ep$散射中前向喷注与散射电子之间的角关联退化，且包含真实的实验截断？

主要发现

• NLO BFKL核函数在$\gamma = 0, 1, -m/2, 1 + m/2$处表现出极点，通过重求和（特别是方案3和4）将其消除，从而获得稳定且物理上合理的核函数。
• 当$m=0$时，重求和核函数在$\nu=0$处呈现最大值，而NLO核函数则出现下凹，表明在$\gamma = 1/2$附近存在显著的NLO修正。
• 重求和核函数在不同重整化方案（如$\overline{\rm MS}$与GB）下保持稳定，其中方案3和4展现出更优的稳定性和可靠性。
• 引入影响因子贡献后，系数$d_{1,k}(m)$发生改变，尤其在$m=0$和$m=2$时，具体偏移量见式(B.21)与(B.22)。
• 该框架成功再现了Tevatron对穆勒-纳韦莱喷注角关联退化的实验数据，并为LHC提供了预测结果。
• 尽管该可观测量尚未被测量，理论预测已将实验截断应用于$ep$散射中的角关联退化。