[论文解读] Towards small x resummed DIS phenomenology

Juan Rojo, Guido Altarelli+2 more|ArXiv.org|Jul 2, 2009

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 19被引用 7

一句话总结

本文为深度非弹性散射（DIS）结构函数 F₂ 和 Fₗ 引入了小-x 重求和 K 因子，通过在低尺度 Q₀ = 3 GeV 处将小-x 重求和部分子分布与 NLO PDF 匹配计算得出。关键结果是，重求和在小 x 下使 F₂ 和 Fₗ 降低约百分之几——其大小与 NNLO 修正相当，但符号相反——表明该效应对于利用高精度 HERA 数据的全球 PDF 拟合以及未来 LHC 和 LHeC 的现象学研究具有重要意义。

ABSTRACT

We report on recent progress towards quantitative phenomenology of small x resummation of deep-inelastic structure functions. We compute small x resummed K-factors with realistic PDFs and estimate their impact in the HERA kinematical region. These K-factors, which match smoothly to the fixed order NLO results, approximately reproduce the effect of a small x resummed PDF analysis. Typical corrections are found to be of the same order as the NNLO ones, that is, a few percent, but with opposite sign. These results imply that resummation corrections could be relevant for a global PDF analysis, especially with the very precise combined HERA dataset.

研究动机与目标

• 量化小-x 重求和对深度非弹性散射结构函数的表观影响。
• 解决近期 NNLO PDF 拟合在小 x 区域因大微扰修正而产生的不稳定性问题。
• 提供一种实用工具——K 因子——用于在不进行完整全局 PDF 拟合的情况下估算重求和效应。
• 评估小-x 重求和对使用合并 HERA 数据集的高精度全局 PDF 分析的相关性。
• 评估在 LHeC 等未来对撞机上分离重求和效应与 PDF 不确定性潜力。

提出的方法

• 在固定匹配尺度 Q₀ = 3 GeV 下，计算小-x 重求和 K 因子，即重求和预测与 NLO 预测的比值，适用于 F₂ 和 Fₗ。
• 以 NNPDF1.0 NLO PDF 集作为输入，并在 Q₀ 处假设部分子分布固定，以隔离重求和效应。
• 通过平滑匹配至 NLO GLAP 演化，确保在不同动量区域的一致性。
• 使用参考文献 [4] 中的公式体系，该体系包含深度非弹性系数函数中的夸克与胶子重求和，估算 F₂ 和 Fₗ 的 K 因子。
• 将重求和 K 因子与同一框架下计算的 NNLO K 因子进行比较，以评估其相对大小与符号。
• 将 K 因子应用于已发表的 HERA 数据和 LHeC 运动学，评估其对实验比较与不确定性的影响力。

实验结果

研究问题

• RQ1 小-x 重求和对深度非弹性结构函数的修正与固定阶 NNLO 修正相比有多大？
• RQ2 小-x 重求和 K 因子是否能在不进行完整全局 PDF 拟合的情况下，提供对重求和效应的可靠估计？
• RQ3 重求和对纵向结构函数 Fₗ 的影响如何？其与 PDF 不确定性相比如何？
• RQ4 在即将发布的高精度合并 HERA 数据集中，重求和效应是否可观测？
• RQ5 在 LHeC 等未来高能对撞机上，F₂ 和 Fₗ 的重求和预测与实验数据相比如何？

主要发现

• 在 HERA 运动学区域内，小-x 重求和 K 因子使 F₂ 和 Fₗ 在小 x 下降低约 1–3%，其大小与典型的 NNLO 修正相当。
• 重求和修正的量级与 NNLO 效应相当，但符号相反，倾向于降低结构函数。
• F₂ 和 Fₗ 的 K 因子在中等 x 区域平滑匹配至 NLO 结果，在大 Q² 时趋于 1，这与渐近自由的预期一致。
• 在某些区域，特别是高能区域，重求和的影响大于 PDF 不确定性带，表明存在实验区分的潜力。
• 在 LHeC 运动学下，重求和与 NNLO 预测之间的差异超过了实验精度和 PDF 不确定性，表明重求和效应可能被分辨。
• K 因子方法为重求和效应提供了稳健的初步估计，对输入 PDF 集的选择不敏感，其结果在 ±1σ 不确定性范围内变化可忽略。