[论文解读] Strange and non-strange distributions from the collider data

S. Alekhin, Johannes Bluemlein+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2018

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 7被引用 2

一句话总结

本文检验了近期PDF拟合中两项有争议的主张：奇异海夸克的显著增强以及x→1时d/u比值非零。通过使用改进的ABMP16拟合，研究发现这些特征并非源于实验数据，而是由PDF参数化形式过于僵化以及理论修正不完整所致。研究结论表明，ABMP16 PDF在整体上保持稳定且约束良好，当引入适当的高阶QCD修正和更灵活的形状时，这两项异常现象均消失。

ABSTRACT

We check the stability of the ABMP16 fit with respect to modifications of quark PDFs suggested in the recent literature: the strange sea enhancement and a positive non-vanishing $d/u$ ratio at $x o 1$. These possibilities are examined using test versions of the ABMP16 PDF fit which demonstrate no need of those changes. Furthermore, we localize peculiar features in other analyses which are responsible for a different behaviour of the PDFs obtained. The strange sea enhancement can be explained by a choice of the PDF shapes being not flexible enough and therefore leading to an over-suppressed $d$-quark distribution. This suppression has to be compensated by a corresponding rise by the $s$-quark distribution. As a result, an unusually large strange sea suppression factor is obtained. The non-vanishing value of $d/u\vert _{x=1}$ becomes consistent with zero in case the higher-order QCD corrections to the D{\O} $W$-asymmetry data, which drive its value, are taken into account. Furthermore, the related $e$-asymmetry sample prefers a slightly negative value of $d/u\vert _{x=1}$, although it is consistent with zero. These clarifications support confidence in the PDF shapes used in the ABMP16 analyses.

研究动机与目标

• 检验ABMP16全局PDF拟合对近期关于奇异海显著增强的主张的稳定性。
• 研究CJ15及相关拟合中报告的x→1处非零d/u比值的成因。
• 确定其他PDF集合中观察到的异常是否源于实验数据，或源于建模选择。
• 评估高阶QCD修正与PDF参数化灵活性对提取PDF形状的影响。
• 通过隔离特定数据与理论假设的影响，验证ABMP16 PDF集合的鲁棒性。

提出的方法

• 通过排除对撞机Drell-Yan（DY）数据并仅包含HERA的深度非弹性散射（DIS）和氘核靶数据，对ABMP16全局拟合进行测试变体。
• 使用ATLAS分析中的epWZ16 PDF形状，检验参数化灵活性是否影响奇异海的行为。
• 应用Kulagin-Petti模型以考虑氘核结构函数中的核效应。
• 使用NLO ABMP16拟合重现CJ15分析框架，将DY数据替换为DØ W玻色子和电子不对称性数据。
• 通过对比包含与不包含DØ电子不对称性数据的NLO QCD修正，隔离其对x较大时d/u的影响。
• 测试其他数据选择，包括DØ电子不对称性数据，以评估对建模与数据处理的敏感性。

实验结果

研究问题

• RQ1 ATLAS基拟合中报告的奇异海增强是否源于实验数据，还是源于PDF参数化形式？
• RQ2 为何CJ15中x→1处的d/u比值非零？当引入DØ电子不对称性数据的高阶QCD修正时，该结果是否稳定？
• RQ3 不同的PDF参数化形式如何影响奇异海与夸克同位旋不对称性的提取？
• RQ4 LHC与Tevatron的Drell-Yan数据在约束小x与大x夸克分布方面起到何种作用？
• RQ5 DØ W不对称性与电子不对称性数据是否相互一致？哪组数据对d/u提供更可靠的约束？

主要发现

• ATLAS基拟合中观察到的奇异海增强主要源于参数化形式过于僵化的epWZ16 PDF，该形式过度抑制了d夸克分布。
• 这种过度抑制迫使s夸克分布出现补偿性上升，导致奇异海抑制因子异常偏大。
• 当使用更灵活的ABMP16 PDF形状时，即使不包含对撞机DY数据，奇异海分布仍与标准ABMP16拟合一致。
• 当在DØ电子不对称性数据中引入NLO QCD修正后，CJ15中报告的x→1处非零d/u比值不再成立，(d/u)|x=1降至0.04 ± 0.03。
• DØ电子不对称性数据为直接测量且模型依赖性较低，倾向于在x→1处给出略为负的d/u比值，(d/u)|x=1 = −0.12 ± 0.09，与零一致。
• ABMP16 PDF集合保持稳定且约束良好，无需采用有争议的增强或非零d/u值。