[论文解读] Rapidity gaps and the PHOJET Monte Carlo

Fritz Bopp, R. Engel+1 more|ArXiv.org|Mar 24, 1998

Simulation Techniques and Applications被引用 23

一句话总结

该论文在PHOJET中提出了一种蒙特卡洛模型，结合了软胶彩重连（SCR）和Leading-order QCD矩阵元，通过Pomeron流函数因子化，描述了在$\sqrt{s} = 1800$ GeV下的$p$–$p$碰撞中大型快速度间隙事件。该模型成功再现了TEVATRON数据的关键特征，包括$R_{\rm JgJ}$比值对$E_\perp^{\rm jet}$的平坦依赖关系以及快速度间隙率的能量依赖性，表明SCR是硬聚散中色 singlet 交换的可行机制。

ABSTRACT

A model for the production of large rapidity gaps being implemented in the Monte Carlo event generator PHOJET is discussed. In this model, high-mass diffraction dissociation exhibits properties similar to hadron production in non-diffractive hadronic collisions at high energies. Hard diffraction is described using leading-order QCD matrix elements together with a parton distribution function for the pomeron and pomeron-flux factorization. Since this factorization is imposed on Born graph level only, unitarity corrections lead to a non-factorizing flux function. Rapidity gaps between jets are obtained by soft color reconnection. It was previously shown that this model is able to describe data on diffractive hadron production from the CERN-SPS collider and from the HERA lepton-proton collider. In this work we focus on the model predictions for rapidity gap events in p-p collisions at \sqrt{s} = 1800 GeV and compare to TEVATRON data.

研究动机与目标

• 开发一个统一的PHOJET蒙特卡洛框架，以模拟$p$–$p$碰撞中的软和硬聚散过程。
• 研究软胶彩重连（SCR）是否能够解释在TEVATRON中观测到的$p$–$p$碰撞中大型快速度间隙事件。
• 使用Leading-order QCD矩阵元和部分子分布函数，测试基于Pomeron的框架中硬聚散的一致性。
• 评估多重软和硬相互作用在聚散过程中的作用，类似于非聚散$p$–$p$碰撞中的情况。
• 将模型预测与TEVATRON对喷流对相关性和快速度间隙率的数据进行比较，特别是$R_{\rm JgJ}$。

提出的方法

• PHOJET事件生成器通过使用重整化的Pomeron截距$\alpha_{\tilde{I\!P}} = 1.08$，实现了具有增强Pomeron图（三重、环形和双Pomeron）的双重部分子模型。
• 通过使用截断横动量$ p_\perp^{\rm cutoff} \approx 3$ GeV/$c$ 的Leading-order QCD矩阵元来模拟硬相互作用，以分离软和硬过程。
• 在Born级水平上对Pomeron流进行因子化，但幺正性修正导致非因子化流函数，从而考虑能量依赖的归一化。
• 将软胶彩重连（SCR）应用于喷流，以生成大型快速度间隙，模拟$\gamma$–$p$和$p$–$p$碰撞中的色 singlet 交换。
• 该模型包括在入射体-靶和Pomeron-Pomeron系统中的多重部分子相互作用，将框架扩展至包含聚散$I\!P$–$p$、$I\!P$–$\gamma$ 和 $I\!P$–$I\!P$ 散射。
• 在$\sqrt{s} = 1800$ GeV下进行蒙特卡洛模拟，并与CDF和D0数据在$\phi^{{\rm jet}1}-\phi^{{\rm jet}2}$、$E_\perp^{\rm jet}$ 和 $R_{\rm JgJ}$ 上的结果进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 软胶彩重连（SCR）是否是TEVATRON中$p$–$p$碰撞下生成大型快速度间隙的可行机制？
• RQ2 是否可以使用Pomeron结构函数和Leading-order QCD矩阵元一致地描述硬聚散？
• RQ3 在聚散$p$–$p$过程中，多重软和硬相互作用的作用是什么，类似于非聚散碰撞中的情况？
• RQ4 该模型是否预测Pomeron中存在超硬成分，是否可通过喷流横动量分布探测？
• RQ5 为何在$p$–$p$碰撞中观测到的$R_{\rm JgJ}$比值小于简单SCR模型的预测值？

主要发现

• 带有SCR的PHOJET模型再现了JgJ事件中$\phi^{{\rm jet}1}-\phi^{{\rm jet}2}$的角相关性，与CDF数据高度一致。
• 在JgJ和JJ事件中，$E_\perp^{\rm jet}$分布的蒙特卡洛统计下无法区分，表明喷流能量谱无显著差异。
• 该模型预测$R_{\rm JgJ}$比值对$E_\perp^{\rm jet}$呈平坦依赖，与初步D0数据和近期CDF结果一致。
• 在$\sqrt{s} = 630$ GeV时，$R_{\rm JgJ}$的比值预测为在$\sqrt{s} = 1.8$ TeV时的2.6倍，与D0数据一致。
• 在JgJ事件中，q–q散射占主导，但g–q和g–g贡献不可忽略；SCR在无间隙的q–q事件中贡献小于1%，表明间隙存活概率较低。
• 该模型表明，JgJ事件的平均喷流数（一对或两对）少于JJ事件，与背景活动减少一致。