[论文解读] The Effect of Changes of Variable Flavour Number Scheme on PDFs and Predicted Cross Sections

R. S. Thorne|arXiv (Cornell University)|Jan 30, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 9

一句话总结

本文研究了在NLO和NNLO下不同通用质量变量味数方案（GM-VFNS）定义对部分子分布函数（PDFs）和截面预测的影响。本文提出了一种优化的GM-VFNS方案，以改善味数阈值之间的过渡平滑性，并发现NLO下的PDF和预测结果在不同方案间变化2–3%，而NNLO下则表现出更高的稳定性，变化小于1%，尤其在小x区域，突显了质量方案不确定性作为主要微扰源，且在更高阶下迅速减小。

ABSTRACT

I consider variations in the definitions, at next-to-leading order (NLO) and at next-to-next-to leading order (NNLO), of a General-Mass Variable Flavour Number Scheme (GM-VFNS) for heavy flavour structure functions. I also define a new optimal scheme choice improving the smoothness of the transition from one flavour number to the next. I investigate the variation of the structure function for a fixed set of parton distribution functions (PDFs) and also the change in the PDFs when a new MSTW2008-type global fit to data is performed for each GM-VFNS. At NLO the parton distributions, and predictions using them at hadron colliders, can vary by 2-3% from the mean value. At NNLO there is far more stability with varying GM-VFNS definition, and changes in PDFs and predictions are less than 1%, with most variation at very small x values. Hence, mass-scheme variation is an additional and significant source of uncertainty when considering parton distributions, but as with all perturbative uncertainties, it diminishes quickly as higher orders are included.

研究动机与目标

• 分析不同GM-VFNS定义对NLO和NNLO下部分子分布函数（PDFs）及强子截面预测的影响。
• 识别并量化PDF拟合中因质量方案变化而引入的不确定性。
• 开发并评估一种新的最优GM-VFNS方案，以增强不同味数阈值之间过渡的平滑性。
• 评估改变GM-VFNS定义对MSTW2008型PDF集合全局拟合的影响。

提出的方法

• 采用不同GM-VFNS定义进行重味结构函数的NLO和NNLO计算。
• 使用MSTW2008型方法对数据进行全局拟合，每次拟合基于不同的GM-VFNS定义。
• 定义一种新的最优GM-VFNS方案，以改善不同味数之间的过渡平滑性。
• 针对一组固定的输入PDF以及使用每种方案重新拟合的PDF，评估不同GM-VFNS定义下PDF和截面预测的变化。

实验结果

研究问题

• RQ1 不同GM-VFNS定义如何影响NLO和NNLO下提取的部分子分布函数？
• RQ2 GM-VFNS方案变化导致的PDF和截面预测不确定性有多大？
• RQ3 新的最优GM-VFNS方案在改善不同味数阈值之间过渡平滑性方面效果如何？
• RQ4 从NLO到NNLO，GM-VFNS变化引起的不确定性在多大程度上减小？

主要发现

• 在NLO下，GM-VFNS定义的变化导致PDF和截面预测相对于平均值变化2–3%。
• 在NNLO下，PDF和预测的变化减少至1%以下，且大部分剩余变化出现在极小x值区域。
• 新的最优GM-VFNS方案成功改善了不同味数区域之间过渡的平滑性。
• 本研究证实，质量方案变化是PDF确定中一个显著的微扰不确定性来源。
• 这种不确定性随微扰阶数的提高而迅速减小，在NNLO下远小于在NLO下的不确定性。
• 结果表明，高阶修正（NNLO）显著降低了对GM-VFNS定义的敏感性，增强了PDF拟合的鲁棒性。