[论文解读] Screening corrections in DIS at low Q^2 and x

E. Gotsman, Evandro Maia Ferreira+3 more|arXiv (Cornell University)|Jul 25, 2000

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 6

一句话总结

本文提出，在胶子和夸克区段引入屏蔽修正（SC）——包括多次散射、非对角（倾斜）胶子分布以及粲夸克的费米运动——对于描述低Q²和x区域的深度非弹性散射（DIS）及J/Ψ产生数据至关重要。利用从J/Ψ光致产生中导出的单一参数R² = 8.5 GeV⁻²，屏蔽的NLO GRV98部分子分布函数对F₂对数斜率和J/Ψ光致产生/DIS数据均提供了极佳的拟合，表明在小x、低Q²区域存在强饱和效应的证据。

ABSTRACT

In this investigation we present a detailed study of $\partial F_2/\partial \ln Q^2$ which is supported by a coupled analysis of $J/Ψ$ photo and DIS production. Both channels are directly proportional to $xG(x,Q^2)$, and as such serve as excellent discriminators between different approaches and models. We then show that taking GRV98NLO as input and correcting it for SC, we can reproduce the recent HERA data well. The calculation depends on one parameter $R^2=8.5GeV^{-2}$ which is directly determined from the $J/Ψ$ photoproduction forward differential slope. With this input we obtain an excellent fit to the $J/Ψ$ photo and DIS production data. Our calculations made in the LLA of pQCD take into account the corrections implied by the real part of the production amplitude, off diagonal (skewed) gluon distributions and the Fermi motion of the charm quarks within the bound Charmonium system.

研究动机与目标

• 探究屏蔽修正（SC）是否对解释低Q²和小x区域DIS中偏离DGLAP演化现象是必要的。
• 检验标准部分子分布函数（GRV98、MRS99、CTEQ5）能否同时描述F₂的Q²对数斜率与J/Ψ光致产生/DIS数据。
• 确定是否可通过包含SC的一致统一模型重现实验数据，而无需引入新的参数化形式。
• 评估在固定W下∂F₂/∂lnQ²的行为是否可作为胶子饱和尺度的判别指标。

提出的方法

• 本研究采用量子色动力学（pQCD）的领先对数近似（LLA）计算夸克与胶子区段的屏蔽修正。
• 模型中引入了产生振幅的实部、倾斜（非对角）胶子分布，以及粲夸克在(charmonium)波函数中的费米运动。
• 屏蔽修正被应用于GRV98 NLO部分子分布函数，其中自由参数R² = 8.5 GeV⁻²由J/Ψ光致产生的前向微分斜率确定。
• 通过阻尼因子D_qL²、D_qT²（用于夸克）和D_g²（用于胶子）计算J/Ψ光致产生与DIS的前向截面。
• 总截面表示为pQCD截面与阻尼因子的乘积：(dσ/dt)₀ = C_R²·C_g²·C_F²·(dσ/dt)₀^pQCD·D_q²·D_g²。
• 该模型在H1与ZEUS实验的F₂斜率和J/Ψ产生数据上进行了测试，卡方/自由度（χ²/n.d.f.）远低于1。

实验结果

研究问题

• RQ1 标准部分子分布函数（GRV98、MRS99、CTEQ5）能否在低Q²和x区域同时描述F₂的Q²对数斜率与J/Ψ光致产生/DIS数据？
• RQ2 在小x、低Q²区域是否存在DGLAP演化未捕捉到的屏蔽修正效应？
• RQ3 能否基于固定W下∂F₂/∂lnQ²随Q²和x的变化行为可靠地确定胶子饱和尺度？
• RQ4 引入实振幅、倾斜胶子分布及粲夸克费米运动是否能改善J/Ψ产生数据的描述？
• RQ5 观测到的J/Ψ光致产生前向斜率能量依赖性是否与模型预测一致？

主要发现

• 采用R² = 8.5 GeV⁻²的屏蔽NLO GRV98部分子分布函数，对F₂的Q²对数斜率与J/Ψ光致产生/DIS数据均提供了极佳的拟合，χ²/n.d.f. 远低于1。
• 模型显示，在固定Q²下，∂F₂/∂lnQ²随1/x单调增加，未出现可能预示饱和的转折迹象，与某些早期解释相矛盾。
• 参数R² = 8.5 GeV⁻²直接由J/Ψ光致产生的前向微分斜率确定，模型预测该斜率BH具有微弱的能量依赖性。
• 研究发现，即使引入屏蔽修正，标准PDF集合（MRS99、CTEQ4、CTEQ5）也无法同时准确描述F₂斜率与J/Ψ产生数据。
• 引入实振幅、倾斜胶子分布及粲夸克费米运动，对精确描述J/Ψ产生截面至关重要。
• 结果支持在小x、低Q²区域需引入屏蔽修正，并表明唯有对多种可观测量的联合分析，才能可靠估计饱和效应。