[论文解读] Testing parameters in an eikonalized dynamical gluon mass model

D. A. Fagundes, A.A. Natale+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 4, 2011

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 4

一句话总结

本文测试了在QCD启发的动力学胶子质量（DGM）模型中，弹性质子-质子和反质子-质子散射预测对两个关键参数——软Pomeron截距（ε）和动力学胶子质量（mg）——的敏感性。利用eikonal形式体系并拟合至1.8 TeV的数据，结果表明，在合理的参数区间内，LHC能量（7和14 TeV）下总截面和ρ参数的预测值变化最大可达3%，凸显了在非微扰QCD模型中采用物理上合理的参数选择的至关重要性。

ABSTRACT

In the framework of a dynamical gluon mass model recently developed, we investigate the effects of two essential parameters in the description of elastic $pp$ and $\bar{p}p$ data at high energies: the soft Pomeron intercept and the dynamical gluon mass. By considering relevant numerical intervals for both parameters and fits to the experimental data up to 1.8 TeV, with good statistical results, we discuss the predictions of the physical quantities at the LHC energies (7 and 14 TeV). We conclude that these quantities are sensitive to those variations and the predictions are correlated with the intervals considered for both parameters. This conclusion puts limits on the reliability of QCD inspired models predictions at the LHC energies, mainly those models with ad hoc fixed values for the mass scale and the Pomeron intercept.

研究动机与目标

• 评估在QCD启发的动力学胶子质量（DGM）模型中，LHC预测对两个关键参数——软Pomeron截距（ε）和动力学胶子质量（mg）——的敏感性。
• 通过测试参数变化，评估在高能区使用固定、人为设定参数值的QCD启发模型的可靠性。
• 对546 GeV和1.8 TeV下的pp和p̄p散射，同时拟合总截面、ρ参数和微分弹性截面。
• 在不同参数区间下，提供LHC能量（7和14 TeV）下总截面和ρ参数的预测。
• 将模型预测与近期TOTEM数据进行比较，特别是7 TeV下微分截面的凹陷位置。

提出的方法

• DGM模型采用Cornwall的非微扰运行耦合常数和动力学胶子质量表达式，其依赖于mg并在红外区冻结。
• 弹性散射振幅通过影响参数空间中的eikonal表示法计算，使用复数eikonal函数χ(s,b) = χR(s,b) + iχI(s,b)表示pp和p̄p散射。
• 总截面、ρ参数和微分截面通过在影响参数b上对eikonal函数进行积分获得。
• eikonal的奇部（χ⁻）解释了低能区pp与p̄p之间的差异，而偶部（χ⁺）则由夸克-夸克、夸克-胶子和胶子-胶子相互作用构成，其截面具有能量依赖性。
• 使用CERN ROOT框架中的TMinuit最小化器，对546 GeV和1.8 TeV下的实验数据（σtot、ρ、dσ/dt）进行同时拟合，置信水平为90%。
• 通过外推拟合参数，对7和14 TeV的能量进行预测，系统性地在定义区间内改变ε和mg。

实验结果

研究问题

• RQ1 DGM模型在LHC能量下对总截面和ρ参数的预测，对软Pomeron截距ε的变化有多敏感？
• RQ2 动力学胶子质量标度mg如何影响模型在7和14 TeV下弹性散射可观测量的预测？
• RQ3 参数变化（ε和mg）在多大程度上导致与使用固定、人为设定值的模型相比出现显著不同的预测？
• RQ4 模型对微分截面的预测，特别是凹陷位置，与7 TeV下近期TOTEM数据的符合程度如何？
• RQ5 能否通过拟合现有数据来约束模型的参数空间，同时保持良好的统计质量？

主要发现

• 当mg = 400 MeV且ε在0.080至0.090之间变化时，7 TeV下的ρ参数从0.1321变化至0.1376，14 TeV下从0.1272变化至0.1330，表明在该区间内变化幅度达3%。
• 当ε = 0.080且mg在350至450 MeV之间变化时，7 TeV下的总截面从96.9 mb变化至94.9 mb，14 TeV下从108.8 mb变化至106.1 mb，再次显示3%的变化幅度。
• 当mg = 450 MeV且ε = 0.080时，模型预测凹陷位置为0.53 GeV²，与TOTEM合作组在7 TeV下报告的凹陷位置完全一致。
• 所有拟合的χ²/DOF值均低于1.0，表明在所有测试的参数组合下均具有良好的统计质量。
• 本研究表明，QCD启发模型的预测对ε和mg的选择极为敏感，而使用固定、人为设定值（如ε = 0.05，mg = 600 MeV）的模型可能具有两倍于本研究发现的不确定性。
• 结果强调，Pomeron截距和胶子质量标度都必须具有物理依据并仔细约束，以确保LHC预测的可靠性。