[论文解读] POMERON FLUX RENORMALIZATION IN SOFT AND HARD DIFFRACTION

K. Goulianos|arXiv (Cornell University)|Feb 20, 1995

Nuclear physics research studies参考文献 1被引用 63

一句话总结

本文提出，将质子携带的Pomeron流密度归一化为1，可解决软散射与硬散射中理论预测与实验数据之间的差异。通过归一化流密度，单个弹性散射截面的能量依赖性与实验数据一致，且硬Pomeron结构函数符合动量求和规则，从而调和了UA8中二胶子喷射产生结果与因子分解及Regge理论之间的矛盾。

ABSTRACT

While the main features of elastic, diffractive and total cross sections are described well by Regge theory, the measured rise of the proton-(anti)proton single diffraction dissociation cross section with energy is considerably smaller than the theoretical prediction based on factorization and a constant triple-pomeron coupling. The observed energy dependence is obtained by renormalizing the pomeron flux "carried" by a nucleon to unity. Double diffraction and double pomeron exchange cross sections are reevaluated and compared to data, and a new interpretation of hard diffraction results emerges in which the hard pomeron obeys the momentum sum rule.

研究动机与目标

• 解决单个弹性散射截面理论预测与实验数据之间的差异。
• 调和硬散射中观测到的喷射产生率与Pomeron结构函数动量求和规则之间的矛盾。
• 在Regge理论中提供一个符合幺正性和归一化的Pomeron流密度的一致性框架。
• 使用归一化流密度重新评估双散射与双Pomeron交换截面。
• 通过比较软散射与硬散射事件的比率，检验快速度间隙存活概率接近100%的假设。

提出的方法

• 将Pomeron流密度因子 f_P/p(ξ,t) 归一化为1，确保每个质子携带一个Pomeron，以纠正不合理的能量依赖性流密度增长。
• 使用Pomeron轨迹 α(t) = 1 + ε + α't 的Regge理论，推导弹性截面、总截面与双色散截面。
• 应用因子分解，将双色散截面与Pomeron-质子总截面 σ_T^Pp 关联：d²σ_SD/dξdt = σ_T^Pp × f_P/p(ξ,t)。
• 使用归一化流密度重新评估双散射（DD）与双Pomeron交换（DPE）截面，并与实验数据比较。
• 计算喷射事件比率 R_jets = σ_DD^Δy=2 / σ_ND，并与软过程的 R_soft = σ_DD / σ_ND 比较，以检验间隙存活概率。
• 使用归一化流密度模型预测LHC截面，并评估 R_jets 的能量依赖性。

实验结果

研究问题

• RQ1 为何单个弹性散射截面随能量上升的速度比因子分解模型中常数三Pomeron耦合的预测更慢？
• RQ2 如何调和违反动量求和规则的硬Pomeron结构函数与实验观测到的喷射产生率之间的矛盾？
• RQ3 Pomeron流密度因子的正确归一化方式是什么，以确保与幺正性和实验数据的一致性？
• RQ4 硬散射中观测到的快速度间隙事件比率（R_jets）是否与软散射中的比率（R_soft）一致，从而暗示间隙存活概率接近100%？
• RQ5 在归一化流密度模型下，双散射截面与 R_jets 比率的能量依赖性如何变化？

主要发现

• 将Pomeron流密度归一化为1后，单个弹性散射截面的理论能量依赖性与实验数据一致。
• 归一化流密度模型预测在 √s = 1800 GeV 时，单个弹性散射截面为 10.0 mb，与实测值一致。
• 在归一化流密度下，硬Pomeron结构函数（如 Q(λ) = 6λ(1−λ)）满足动量求和规则，解决了早期的矛盾。
• 该模型预测在LHC上 R_jets = 0.5%（Δy = 2），显著低于Tevatron上观测到的0.85%，这是由于能量依赖性所致。
• R_soft（软二胶子喷射事件）与 R_jets（硬二胶子喷射事件）的比值基本相等，支持了两者均由Pomeron交换驱动且间隙存活概率接近100%的假设。
• 使用归一化流密度计算的双散射截面显示出与快速度间隙宽度相关的依赖性，未来Tevatron测量可对此进行检验。