[论文解读] Probing fragmentation functions from same-side hadron-jet momentum correlations in p-p collisions

François Arleo, J.Ph. Guillet+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 28, 2013

High-Energy Particle Collisions Research被引用 7

一句话总结

本论文对LHC上√s = 8 TeV质子-质子碰撞中同侧强子-喷注动量关联进行了下一阶修正（NLO）分析，表明喷注内包含的带电强子动量分布是高度敏感的可观测量，能够有效区分现有的强子分裂函数（FF）集合。研究发现，使用不同FF集合的预测之间存在显著差异——超出尺度不确定性的范围，尤其在K介子和质子方面，表明此类测量可显著约束FF，特别是胶子道和大动量分数z区域的FF。

ABSTRACT

A next-to-leading order (NLO) analysis of hadron-jet momentum correlations in p-p collisions at the LHC is carried out. We show that the inclusive charged hadron momentum distributions inside jets is a very sensitive observable which allows one to disentangle among various fragmentation function sets presently available. Correlations with identified hadrons (kaons, protons) are investigated as well.

研究动机与目标

• 研究在√s = 8 TeV的质子-质子碰撞中，强子-喷注动量关联对不同分裂函数（FF）参数化的敏感性。
• 评估喷注内包含的强子动量分布是否可作为精确可观测量，以约束FF，尤其是在数据约束有限的区域。
• 评估已识别强子（K介子和质子）在面对不同FF集合时的区分能力，鉴于其理论不确定性较高。
• 量化理论尺度不确定性的影响力，并与不同FF集合之间的差异进行比较，以确立该可观测量在未来全局拟合中的潜力。

提出的方法

• 使用JETPHOX蒙特卡洛程序进行双含强子-喷注产生过程的NLO微扰QCD计算。
• 采用CTEQ6.6部分子分布函数，并利用k⊥算法（R = 0.4）重建喷注。
• 将因子化尺度和重整化尺度设为与喷注横动量成正比（M = μ = p⊥^jet），并使用MF = R·p⊥^jet以重求和分裂函数中的对数项。
• 通过将所有尺度变化两倍来估计理论不确定性，结果以NLO精度报告。
• 比较五套FF集合（AKK08、BFGW、DSS、HKNS和Kretzer）的预测，重点关注z分布和平均z⟨zh⟩值。
• 将分布归一化至DSS集合，以突出不同FF参数化之间的相对差异。

实验结果

研究问题

• RQ1 在LHC上，质子-质子碰撞中的同侧强子-喷注动量关联是否能为分裂函数提供超越现有全局拟合的额外约束？
• RQ2 在NLO精度下，主要FF集合（如DSS、AKK08、HKNS）对喷注内强子动量分布的预测有何差异？
• RQ3 已识别强子（K介子和质子）在不同FF集合之间的差异在多大程度上超过理论尺度不确定性？
• RQ4 喷注内强子的平均动量分数⟨zh⟩是否可作为区分竞争性FF参数化的有效区分可观测量？
• RQ5 在高z区域，理论不确定性（尺度变化）与不同FF集合之间的差异相比如何？

主要发现

• 喷注内包含的带电强子动量分布对不同FF集合表现出显著差异，其中AKK08和Kretzer的⟨zh⟩ = 0.44，而DSS的⟨zh⟩ = 0.52，表明具有强大的区分能力。
• 对于K介子，HKNS的平均z⟨zh⟩为0.57，DSS为0.52，而AKK08和Kretzer分别预测为0.49和0.48，当zh = 0.8时，比值r ≈ 5。
• 质子和反质子的分布表现出极端分歧：DSS预测⟨zh⟩ ≈ 0.6，而AKK08和HKNS预测⟨zh⟩ ≈ 0.45，DSS在高z区域的预测值最高可达10倍。
• DSS与AKK08对质子预测的比值在zh ≈ 0.8时达到r ≈ 0.1，表明DSS预测的强子分裂比AKK08和HKNS更硬。
• 不同FF集合之间的差异范围超过理论尺度不确定性，尤其在高z区域，表明该可观测量可有效解决当前胶子和夸克FF中的模糊性。
• 与已识别强子（尤其是K介子和质子）的关联提供了最敏感的探测手段，可用于约束当前数据约束不足的区域，特别是大z区域的胶子分裂函数。