[论文解读] The impact of heavy quark mass effects in the NNPDF global analysis

Juan Rojo, Richard D. Ball+7 more|arXiv (Cornell University)|Jul 2, 2010

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 3被引用 4

一句话总结

本文在NNPDF全局PDF分析中实现了重夸克的FONLL通用质量方案，利用FastKernel框架实现了精确、快速的演化与深度非弹性散射可观测量计算。在NNPDF2.1拟合中引入重夸克质量效应后，单态和小-x胶子PDF显著增加，变化在1σ不确定度范围内，表明与先前的ZM-VFN方案相比，对LHC预测的影响虽小但不可忽略。

ABSTRACT

We discuss the implementation of the FONLL general-mass scheme for heavy quarks in deep-inelastic scattering in the FastKernel framework, used in the NNPDF series of global PDF analysis. We present the general features of FONLL and benchmark the accuracy of its implementation in FastKernel comparing with the Les Houches heavy quark benchmark tables. We then show preliminary results of the NNPDF2.1 analysis, in which heavy quark mass effects are included following the FONLL-A GM scheme.

研究动机与目标

• 将重夸克质量效应纳入NNPDF全局PDF分析，采用通用质量方案。
• 在FastKernel框架中实现FONLL-A通用质量方案，以实现精确且高效的PDF演化与可观测量计算。
• 通过Les Houches重夸克基准表对FONLL实现进行基准测试，以验证其正确性。
• 评估在更新的NNPDF2.1全局拟合中，重夸克质量效应对PDF及LHC可观测量的影响。
• 在深度非弹性散射中，将FONLL方案与其他通用质量方案（如S-ACOT、MSTW08和BMSN）进行比较。

提出的方法

• 在FastKernel框架中，于Mellin空间实现FONLL通用质量方案，用于PDF演化与可观测量计算。
• 计算了O(αs)阶重夸克深度非弹性散射系数函数的Mellin变换，涵盖中性流与带电费米子流两个通道，且无闭式表达式可用。
• 在阈值附近对次主导质量抑制项采用阈值阻尼因子方案。
• 在不同x和Q²值下，将FONLL-A-Damp方案与Les Houches重夸克基准表进行对比验证。
• 在NNPDF2.1全局拟合中，引入H1和ZEUS的粲夸克结构函数数据F₂ᶜ，替代先前的ZM-VFN方案。
• PDF演化与物理可观测量计算均未采用K-因子近似，确保高精度。

实验结果

研究问题

• RQ1 FastKernel中FONLL-A实现对Les Houches重夸克基准研究结果的再现精度如何？
• RQ2 在NNPDF2.1全局拟合中，引入重夸克质量效应对单态和胶子PDF有何影响？
• RQ3 FONLL-A-Damp结果在深度非弹性散射中与S-ACOT、MSTW08和BMSN等其他通用质量方案相比如何？
• RQ4 与ZM-VFN方案相比，重夸克质量效应在多大程度上改变了LHC可观测量的预测？
• RQ5 由重夸克质量效应引起的PDF差异是否在PDF不确定度带范围内？

主要发现

• FastKernel中FONLL-A-Damp实现对所有基准动力学点均达到亚百分之一的精度，即使在低x和Q²下误差也低于1%。
• FONLL-A-Damp方案在完全质量（FFN）与无质量（ZM）区域之间平滑插值，在x和Q²范围内表现出一致行为。
• 在NNPDF2.1中引入重夸克质量效应后，中等和小-x区域的单态PDF增加，影响在小-x胶子分布中最为显著。
• 由于重夸克质量效应引起的单态和胶子PDF变化，均在NNPDF2.0 PDF的1σ不确定度带范围内。
• 对夸克海分布及对中等和大-x结构敏感的过程（如Higgs粒子产生）的影响可忽略不计。
• 结果表明，基于NNPDF2.1的LHC预测与NNPDF2.0相比，差异最多为1σ，与使用S-ACOT-χ的CTEQ分析中观察到的约2.5σ偏移形成对比。