[论文解读] Probes of the small x gluon via exclusive J/psi and Upsilon
本论文利用HERA和LHC的单散射J/ψ与Υ产生数据，改进了小-x胶子分布的约束，引入了倾斜PDF效应、实幅值分量和吸收修正。其提出了一种近似下一阶精度的胶子PDF，在低x区域保持稳定，从而实现了对8 TeV和14 TeV下J/ψ与Υ产生过程的精确预测。
New, more precise data on diffractive J/psi photoproduction and on exclusive J/psi production in the process pp -> p + J/psi + p at the LHC allow a better constraint on the low-x gluon distribution in the domain of relatively low scales Q^2 ~ 2-6 GeV^2. We account for the `skewed' effect and for the real part of the amplitude, as well as for the absorptive corrections in the case of the exclusive process pp -> p + J/psi + p. The predictions for exclusive J/psi production at \sqrt{s}=8 and 14 TeV and for exclusive Upsilon(1S) production at 7, 8 and 14 TeV are also given. We present results at leading and next-to-leading order.
研究动机与目标
- 利用单散射J/ψ与Υ产生数据，改进小-x胶子分布函数（PDF）的约束。
- 通过纳入以往未包含的 diffractive vector meson 产生数据，克服全局PDF分析的局限性。
- 在单散射 pp → p + J/ψ + p 过程中，考虑非微扰效应，如倾斜性、实幅值贡献与吸收修正。
- 为LHC能量下8、8和14 TeV的单散射J/ψ与Υ(1S)产生提供精确的理论预测。
- 展示未来LHC测量在未探索的低-x区域探测胶子PDF的潜力。
提出的方法
- 使用广义（倾斜）胶子PDF，以描述单散射过程中两个交换胶子所携带的不等动量分数x与x′。
- 应用Shuvaev变换，以O(x)精度将广义PDF与对角PDF关联，适用于小-x区域。
- 通过色散关系引入幅值的实部，估算小-x幅值下 ReA/ImA ≈ (π/2)λ。
- 在单散射 pp → p + J/ψ + p 过程中，采用文献[8]模型4中的间隙存活概率S²实现吸收修正。
- 通过在末态对横动量（kT）进行积分，近似实现NLO修正，有效达到NLO精度。
- 采用参数化形式（式17），重求和主导双对数项，得到在低x和低尺度（Q² = 2.4 GeV²）下稳定的胶子PDF。
实验结果
研究问题
- RQ1HERA与LHC的单散射J/ψ与Υ产生如何改进对小-x胶子PDF的约束？
- RQ2倾斜性与吸收修正对从单散射矢量介子产生中提取胶子PDF有何影响？
- RQ3实幅值贡献与间隙存活因子如何影响单散射J/ψ与Υ(1S)产生的理论预测？
- RQ4纳入新的HERA与LHCb数据，能在多大程度上超越传统全局分析，改进低-x胶子分布？
- RQ5在8 TeV与14 TeV LHC能量下，单散射J/ψ与Υ(1S)产生的预测截面是多少？
主要发现
- 拟合得到的胶子PDF在低x区域（低至x ~ 0.01）保持稳定，即使在低尺度Q² = 2.4 GeV²下亦然，而传统全局分析则显示其下降。
- 在x ~ 0.01处，所得胶子分布比标准全局拟合更小，但避免了低x区域的非物理抑制。
- 提供了√s = 8和14 TeV下单散射J/ψ产生的预测，间隙存活因子S²根据快度与能量在~0.85至0.95之间变化。
- 给出了7、8和14 TeV下单散射Υ(1S)产生的预测，S²因子在快度范围内约为0.85至0.95。
- 本研究表明，未来LHC测量可探测此前无法触及的低-x区域中的胶子PDF。
- kT积分与吸收修正的引入，构建了一个更稳健的理论框架，有效捕捉了NLO级效应。
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