1 Л.А. Хейн НИИЯФ МГУ Small x физика на коллайдере HERA DIS D 23 ноября 2009

2 eP коллайдер HERA Proton

3 E p (GeV) HERA (pb -1 ) ZEUS (pb -1 ) HERA-I820 / HERA-II LER/MER460 / / 913 / 8 Parton kinematics at HERA & luminosity

4 Parton dynamics in pQCD DGLAP, collinear factorisation : ( s ln Q 2 ) n BFKL, k T factorisation : ( s ln (1/x) ) n CCFM, k T factorisation: resum ln Q 2 and ln (1/x) Perturbative expansion of parton evolution equations Cannot be explicitly calculated to all orders 2. Approximations no k T ordering Strong ordering in x, no k T ordering Angular ordering k T non-ordering at small x Bj strong ordering in k T Ordering in x, strong ordering in k T 1. Fixed order calculations resumming certain infinite subsets of terms according to the phase space region

5 DGLAP - аппроксимация для достаточно больших Q 2 и не очень малых x BJ BFKL – аппроксимация для малых x BJ DGLAP успешен в описании практически всех существующих данных DGLAP должен испытывать проблемы при малых x BJ Являются HERA x BJ достаточно малыми, чтобы обнаружить эти проблемы ? BFKL должен заменить DGLAP при малых x BJ Действительно ли BFKL справляется с этим на HERA? При малых x насыщение неизбежно, чтобы была соблюдена унитарность Как может HERA помочь нам в понимании насыщения ? Основная характеристика партонной эволюции для различения между подходами в эксперименте - способ k T упорядочивания Три реализации нарушения строгого DGLAP упорядочивания сравниваются с DGLAP: Resolved photon, т.е. добавление эволюции с фотонной стороны CCFM, который при x BJ 0 совпадает с BFKL. Color Dipole Model, где испускаемые глюоны испускаются как random walk по k T, т.е. с BFKL подобным упорядочиванием. DGLAP представлен LO и NLO fixed order вычислениями и LO matrix element + leading log parton showers Монте Карло Parton dynamics in pQCD Общепринятый подход - DGLAP

6 ++ … + NLO Tri-jet (α S 3 ) NLOjet++ Disent, NLOjet++ NLO Di-jet (α S 2 ) Cascade Lepto/Rapgap DIR Rapgap DIR+RESAriadne Color Dipole Model (CDM) Non- k t ordered partons DGLAP, direct + resolved photon DGLAP direct photon CCFM, angular ordering, Unintegrated g(x,kt,μ) QCD calculations & Monte Carlo

7 e e Jet selection ( p t jet ) 2 Q 2 подавляет DGLAP эволюцию x jet = E jet /E proton >> x Bj способствует BFKL эволюции Inclusive forward jets

8 LO DGLAP почти не рождает передние струи. NLO DGLAP рождает недостаточно струй при малых x BJ CASCADE c set-1 рождает больше передних струй, чем с set-2, тем не менее, недостаточно при самых малых x BJ. Оба набора отличаются от данных по форме распределений RAPGAP-DIR ниже данных примерно в два раза. RAPGAP-DIR+RES и CDM ведут себя похоже. Они везде близки к данным, кроме самых малых x BJ Inclusive forward jets H1

9 То же самое, что и в сравнении H1: форма распределений различается Inclusive forward jets & CASCADE Распределения по различным переменным

10 el < jet 1 < jet-2 < forward-jet (E t jet ) 2 /Q 2 Кинематическая область такая же, как и для инклюзивных передних струй Передняя струя такая же, ограничение отсутствует Две дополнительных струи с E t jet > 5 GeV (ZEUS), 6 GeV (H1) Trijet with a forward jet

11 При малых и струи являются наиболее передними. В этом случае при малых x Bj пространство остаётся для дополнительных партонов ближе к фотону. NLOJET++ недопроизводит >=4 партонов ниже данных 2 1 NLOJET++ vs data Trijet with aforward jet & fixed order QCD Trijet with a forward jet & fixed order QCD H1 ZEUS

12 Trijet with a forward jet & CASCADE H1 ZEUS 2 Ни один из наборов uPDF не описывает полную совокупность данных

13 Trijet with a forward Jet H1 ZEUS LEPTO (RG-DIR) намного ниже данных RG-DIR+RES ниже данных при малых CDM (ARIADNE-tuned ) хорошо описывает данные

14 Что рассматривается в качестве основных указаний HERA на насыщение? Геометрический скейлинг Примерная независимость отношения dif / tot от W (или 1/x)Saturation

15 Geometrical scaling При малых x есть скейлинг X>0.01X

16 Эксклюзивные данные также демонстрируют геометрический скейлинг Geometrical scaling

17 Geometrical scaling -> saturation Pro: Геометрический скейлинг очень естественно получается из диполя с насыщением Contras: Виден также в области фазового пространства, где не должно быть насыщения Может быть получен из линейного BFKL и даже DGLAP (at Q 2 >5-10 GeV 2 )

18 diff/tot puzzle diff/tot puzzle Это не специфически low-x эффект (проявляется и при не малых x= ) ZEUSH1

19 Насыщение помогает CCFM решить проблемы в описании эксперимента при малых X. CASCADE не описывает данные ZEUS по угловым корреляциям в трёхструйных событиях при малых x. После включения насыщения c помощью absorptive boundary метода и перефитирования глюонного распределения на основе данных по F 2 согласие было получено. Saturation & CCFM

20 Передние струи на HERA обнаруживают неспособность DGLAP описать малые x BJ, а именно, большое недопроизводство их в leading log DGLAP, и недостаточность NLO DGLAP при самых малых x BJ. Нарушение k T упорядочивания включением вклада resolved photon улучшает описание, но не справляется с самыми малыми x BJ в forward jet + dijet случае. Монте Карло CASCADE, основанное на LO CCFM, не в состоянии описать данные по передним струям, другие uPDF должны подбираться и/или должны включаться кварки в эволюцию и/или приниматься во внимание насыщение. Только Colour Dipole Model (ARIADNE MC), характеризующаяся BFKL- подобной неупорядочностью по k T партонного каскада, оказывается в состоянии успешно описать весь набор данных. HERA не предоставляет чётких свидетельств насыщения. Эффекты, которые рассматриваются в качестве аргументов в пользу насыщения, а именно, геометрический скейлинг и независимости отношения диффракционного сечения к неупругому от энергии взаимодействия, не допускают однозначной интерпретации. Однако, успех модели диполя с насыщением, с поразительной лёгкостью описывающей трудные в ином подходе данные при малых х, можно рассматривать, как указание на наличие связи насыщения с HERA.Conclusions