[论文解读] Unintegrated sea quark at small x and vector boson production

F. Hautmann, Martin Hentschinski+1 more|arXiv (Cornell University)|Sep 27, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 23被引用 6

一句话总结

本文提出了一种小x区域的横动量依赖（TMD）非价夸克分布，基于非壳胶子到夸克的分裂函数推导得出，以改进前向Drell-Yan矢量玻色子产生过程的计算。通过引入有限横动量并放宽运动学排序约束，该模型在共线近似之外更准确地描述了TMD效应，数值结果表明在大横动量转移区域与完整矩阵元具有更好的一致性。

ABSTRACT

We discuss recent work on the transverse momentum dependent sea quark density and its application to forward Drell-Yan production.

研究动机与目标

• 将非积分部分子分布扩展至小-x 区域，包含海夸克，超越禁闭近似。
• 通过胶子衰变产生的非壳TMD分裂函数，对海夸克的横动量依赖性进行建模。
• 通过包含非共线且运动学一致的TMD效应，改进前向Drell-Yan产生过程的描述。
• 评估在高能因子化中放松正负动量排序约束对夸克初态过程精度的影响。
• 为包含完整夸克动力学的kT-因子化方法提供蒙特卡洛实现的基础。

提出的方法

• 利用推广至有限横动量的两粒子不可约核，推导出非壳TMD分裂函数 $ P_{qg}(z, \bm{k}^2 / \bm{\nabla}^2) $。
• 应用Regge化夸克拉氏方法，以在非壳振幅中保持规范不变性，从而实现一致的高能因子化。
• 使用变量 $ T $ 构造非壳区域中 $ qq^* \to Z $ 的系数，该变量在横动量与四维动量转移之间插值。
• 对 $ d\sigma/d\bm{\Delta}^2 $ 进行全矩阵元、$ k_T $-因子化、$ t $-因子化和共线近似之间的数值比较。
• 以CCFM演化方程为框架，实现DGLAP与BFKL动力学之间的插值，支持蒙特卡洛兼容实现。
• 在Regge化夸克形式体系中放宽严格的动量排序条件，以保留分裂函数中的有限 $ z $-依赖性。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在超越禁闭近似的基础上，一致地定义小x区域的非积分海夸克分布？
• RQ2 放松正负动量排序约束对前向Drell-Yan过程中TMD因子化的精度有何影响？
• RQ3 与共线近似相比，非壳TMD分裂函数在矢量玻色子产生中如何改善对横动量依赖性的描述？
• RQ4 在 $ \bm{\Delta}^2 $ 较大时，$ qq^* \to Z $ 系数中的运动学修正对微分截面的影响程度如何？
• RQ5 该TMD海夸克模型能否在使用CCFM演化的蒙特卡洛框架（如Cascade）中一致嵌入？

主要发现

• 由广义两粒子不可约核导出的非壳TMD分裂函数 $ P_{qg} $，以对数精度正确捕捉了小-x增强的横动量依赖性。
• 数值结果表明，$ k_T $-因子化表达式在 $ |\bm{\Delta}| $ 较小时与全矩阵元高度一致，随着 $ |\bm{\Delta}| $ 增大，偏差逐渐增加。
• 同时放松正负动量排序条件，其近似效果优于 $ t $-因子化或共线情况，尤其在大横动量转移区域表现更优。
• $ t $-因子化表达式对全结果的近似优于共线情况，尤其在 $ |\bm{\Delta}| $ 增大时更为明显。
• 在分裂函数中引入有限 $ z $-依赖性，可在保持规范不变性的同时，更准确地描述非壳夸克动力学。
• 该模型为在TMD演化中包含完整夸克发射提供了可行路径，且具备向下一阶BKL扩展的潜力。