[论文解读] The Underlying Event in Hadron-Hadron Collisions

V. Tano|ArXiv.org|May 10, 2002

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 4

一句话总结

本研究通过测量质子-反质子碰撞中远离两个最高能喷注区域的带电粒子横向动量，测量CDF实验中胶硬事件的底层事件。结果发现，Herwig和Pythia蒙特卡罗模型均无法准确再现数据，尤其在1800 GeV时，两种模型均未能捕捉到最小bias事例中高多重性和高横向动量尾部，凸显了在LHC喷注物理中对软QCD相互作用进行更优建模的迫切需求。

ABSTRACT

We measured the ambient energy in jet events using data of the CDF experiment at center-of-mass energies of 1800 and 630 GeV by examining the transverse momentum of charged particles in a region of the detector far away from the two most energetic jets in the event. The energy is compared to that found in minimum bias events. CDF data are compared to Monte Carlo predictions: neither Herwig nor Pythia can reproduce the data in detail.

研究动机与目标

• 使用远离主要喷注的带电粒子横向动量测量强子-强子碰撞中的底层事件能量。
• 检验喷注事例中底层事件能量与最小bias事例中是否一致这一假设的有效性。
• 评估蒙特卡罗生成器（Herwig和Pythia）在1800和630 GeV下再现底层事件特性的表现。
• 识别当前模型在软和半硬相互作用方面的缺陷，这些缺陷与LHC喷注重建密切相关。

提出的方法

• 使用固定锥喷注算法（锥半径0.7）定义喷注，并在每个事例中识别出两个最高能喷注。
• 在主喷注的|η| < 1区域中，于方位角±90°处选择两个圆锥，以探测底层事件，避免喷注活动影响。
• 测量'最大'和'最小'圆锥中带电粒子的横向动量，以分离硬散射与软背景的贡献。
• 将1800 GeV和630 GeV CDF运行的数据与最小bias事例和喷注触发事例的蒙特卡罗模拟（Herwig和Pythia）进行比较。
• 将模拟分布归一化至数据，并分析中心快度区域的多重性和横向动量分布。
• 使用顶点选择标准评估系统误差对底层事件能量估计的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 喷注事例中的底层事件能量是否与最小bias事例一致，如普遍假设的那样？
• RQ2 Herwig和Pythia蒙特卡罗生成器在喷注事例中再现底层事件横向动量和多重性分布的能力如何？
• RQ3 为何两种蒙特卡罗模型在1800 GeV下均无法描述最小bias事例中的高多重性和高pT尾部？
• RQ4 高阶QCD效应和多部分子相互作用在底层事件中贡献有多大？
• RQ5 这些差异对LHC喷注能量减除和堆积极限具有何种影响？

主要发现

• 在1800 GeV时，最小圆锥的横向动量随主喷注Et增加保持平坦，表明高阶辐射贡献极小，与预期相反。
• 最大圆锥的横向动量随主喷注Et增加而上升，表明存在第三喷注贡献，而Pythia在高Et时高估了该贡献。
• 在1800 GeV时，Herwig和Pythia均未能再现最小bias事例中轨迹多重性分布的高多重性尾部。
• Herwig在最小bias事例中无法生成pT > 4 GeV/c的轨迹，表明其对半硬物理过程的描述存在缺陷。
• Pythia对横向动量谱的描述优于Herwig，但仍低估了最小bias事例中高pT轨迹的数量。
• 硬散射事例中的底层事件显著比软最小bias事例更活跃，随机圆锥中的横向动量比喷注事例中最小圆锥高出最多20%。