[论文解读] Towards Diffraction in Herwig

Stefan Gieseke, Frashër Loshaj+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 15, 2016

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 6被引用 3

一句话总结

本文提出对Herwig的胶色重连模型进行重构，以抑制软多重部分子相互作用中由人工簇分裂引起的虚假大伪快度间隙。通过基于Regge理论的矩阵元显式引入软双色散，表明在产生子质子中发生共线夸克-二夸克发射，比各向同性衰变更能准确再现平坦的前向伪快度间隙截面。

ABSTRACT

We propose changes to the colour reconnection model in the Monte Carlo event generator Herwig in order to remove the quasi diffractive events from the soft multiple parton interactions. We then implement explicitly soft diffraction and show some preliminary results.

研究动机与目标

• 解决Herwig软多重部分子相互作用（MPI）模型中大伪快度间隙的非物理增强问题，该问题与ATLAS实验数据矛盾。
• 识别出胶色重连模型通过将大胶色簇分裂为向前运动的碎片，人工生成了大间隙。
• 提出新型胶色连接拓扑结构，通过限制涉及前向簇的重连，抑制非双色散事例中的大间隙。
• 在Herwig中利用基于Regge理论的矩阵元实现显式软双色散，涵盖单双色散与双双色散过程。
• 通过建模分裂质子的共线夸克-二夸克系统，改进前向伪快度间隙分布，减少非物理强子化效应的影响。

提出的方法

• 修改Herwig中的胶色重连模型，防止将大胶色簇分裂为向前运动碎片的重连过程，从而减少虚假的大伪快度间隙。
• 引入新型胶色连接拓扑结构（如A型、H型），在非双色散事例中自然产生小伪快度间隙。
• 使用基于Regge理论的截面实现单双色散与双双色散：$\frac{d^{2}\sigma^{SD}}{dM^{2}dt} \propto \left(\frac{s}{M^{2}}\right)^{2\alpha_{\mathbb{P}}(t)-1}$ 与 $\frac{d^{3}\sigma^{DD}}{dM_{1}^{2}dM_{2}^{2}dt} \propto \left(\frac{s}{M_{1}^{2}M_{2}^{2}}\right)^{2\alpha_{\mathbb{P}}(t)-1}$。
• 通过两体到两体矩阵元生成双色散事件：$pp \to p^*p$，$pp \to pp^*$，$pp \to p^*p^*$，其中$p^*$为分裂质子。
• 将$p^*$的分裂建模为夸克与二夸克的簇，分两种情况：各向同性衰变与夸克-二夸克共线发射。
• 使用簇强子化模拟末态粒子，并评估其对前向伪快度间隙分布的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 为何Herwig当前的胶色重连模型在最小截面事例中导致大伪快度间隙的非物理增强？
• RQ2 新型胶色连接拓扑结构是否可在不改变底层eikonal模型的前提下，抑制非双色散软MPI中的大间隙？
• RQ3 如何在Herwig中一致地实现软双色散，以重现观测到的前向伪快度间隙截面的平坦行为？
• RQ4 分裂质子中夸克-二夸克的共线发射是否比各向同性衰变产生更真实的前向间隙分布？
• RQ5 强子化效应在小与大伪快度间隙区域在多大程度上扭曲了双色散截面？

主要发现

• Herwig中胶色重连模型因将大胶色簇分裂为向前运动碎片，导致大伪快度间隙的非物理增强。
• 新型胶色连接拓扑结构（如A型、H型）可抑制非双色散事例中的大间隙，但单一拓扑结构无法完全重现预期的指数衰减行为。
• 分裂质子在双色散中各向同性衰变导致小$\Delta\eta^F$区域截面迅速衰减，与实验数据不一致。
• 夸克与二夸克共线发射与出射质子结合，可产生更平坦的前向伪快度间隙分布，更符合观测到的恒定行为。
• 共线情况下强子化效应使粒子产生起始点向更高$\Delta\eta^F$移动，但平坦区域无法完全延伸至小间隙区域。
• 未来改进可考虑在分裂质子衰变中引入胶子发射，以实现更各向同性的末态分布，从而更好符合实验数据。