Л.А. Хейн НИИЯФ МГУ

1. Small x физика на коллайдере HERA Л.А. Хейн НИИЯФ МГУ DIS D 23 ноября2009

2. eP коллайдер HERA Proton

3. Parton kinematics at HERA & luminosity

4. Parton dynamics in pQCD Strong ordering in x,no kTordering Perturbative expansion of parton evolution equations Cannot be explicitly calculated to all orders 1. Fixed order calculations resumming certain infinite subsets of terms according to the phase space region 2. Approximations • DGLAP, collinear factorisation:∑ (s ln Q2 )n Ordering in x, strong ordering in kT • BFKL, kT factorisation :∑ (s ln (1/x))n • CCFM, kT factorisation: resum ln Q2 andln (1/x) Angular ordering kTnon-ordering at small xBj

5. Parton dynamics in pQCD Общепринятый подход - DGLAP • DGLAP - аппроксимация для достаточно больших Q2и не очень малых xBJ • BFKL – аппроксимация для малых xBJ • DGLAP успешен в описании практически всех существующих данных • DGLAP должен испытывать проблемы при малых xBJ • Являются HERA xBJдостаточно малыми, чтобы обнаружить эти проблемы ? • BFKLдолжен заменить DGLAP при малых xBJ • Действительно ли BFKLсправляется 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 подходамив эксперименте - способ kTупорядочивания Три реализации нарушения строгого DGLAPупорядочивания сравниваются сDGLAP: • Resolved photon, т.е. добавление эволюции с фотонной стороны • CCFM, который при xBJ0совпадает сBFKL. • Color Dipole Model, где испускаемые глюоны испускаются как random walk по kT , т.е. сBFKLподобнымупорядочиванием. DGLAP представлен LO и NLOfixed orderвычислениями и LO matrixelement+leading log parton showersМонте Карло

6. QCD calculations & Monte Carlo Disent, NLOjet++ Lepto/Rapgap DIR Cascade + + … DGLAP direct photon CCFM, angular ordering, Unintegrated g(x,kt,μ) NLO Di-jet (αS2) Rapgap DIR+RES Ariadne NLOjet++ + + … DGLAP, direct + resolved photon Color Dipole Model (CDM) Non- kt ordered partons NLO Tri-jet (αS3)

7. Inclusive forward jets e’ e Jet selection (ptjet)2Q2 подавляет DGLAP эволюцию xjet = Ejet/Eproton >> xBj способствуетBFKLэволюции

8. Inclusive forward jets H1 LO DGLAP почти нерождает передние струи.NLO DGLAP рождает недостаточно струй при малых xBJ CASCADEc set-1 рождает больше передних струй, чем с set-2, тем не менее, недостаточно при самых малых xBJ. 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 xBJ

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

10. Trijet with a forward jet Кинематическая область такая же, как и для инклюзивных передних струй Передняя струя такая же, (Etjet)2/Q2 ограничение отсутствует Две дополнительных струи с Etjet > 5 GeV (ZEUS), 6 GeV (H1) el < jet 1 < jet-2 < forward-jet

11. Trijet with aforward jet & fixed order QCD NLOJET++ vs data H1 ZEUS 1 2 При малых иструи являютсянаиболее передними. В этом случаепри малых xBjпространство остаётся для дополнительных партонов ближе к фотону. NLOJET++ недопроизводит >=4 партоновнижеданных

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

13. Trijet with a forward Jet H1 • LEPTO (RG-DIR) намного ниже данных • RG-DIR+RES ниже данных при малых Dh2 • CDM (ARIADNE-tuned) хорошо описывает данные ZEUS

14. Saturation Что рассматривается в качествеосновных указаний HERA на насыщение? • Геометрический скейлинг • Примерная независимость отношенияsdif/stot отW (или 1/x)

15. Geometrical scaling X<0.01 X>0.01 При малых xесть скейлинг

16. Geometrical scaling Эксклюзивные данные также демонстрируют геометрический скейлинг

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 линейногоBFKL и даже DGLAP (at Q2>5-10 GeV2)

18. s diff/tot puzzle ZEUS H1 Это не специфически low-x эффект (проявляется и при не малыхx=10-3-10-2)

19. Saturation & CCFM Насыщение помогает CCFMрешить проблемы в описании эксперимента при малыхX. CASCADE не описывает данные ZEUS по угловым корреляциям в трёхструйных событиях при малыхx. После включения насыщения c помощьюabsorptive boundary метода и перефитирования глюонного распределения на основе данныхпоF2 согласие было получено.

20. Conclusions Передние струи наHERAобнаруживают неспособность DGLAP описать малыеxBJ, а именно, большое недопроизводство их вleading logDGLAP, и недостаточностьNLODGLAPпри самых малыхxBJ. Нарушение kT упорядочивания включением вклада resolved photon улучшает описание, но не справляется с самыми малыми xBJ в forwardjet+dijetслучае. Монте КарлоCASCADE, основанное на LO CCFM, не в состоянии описать данные по передним струям, другиеuPDF 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 kTпартонного каскада, оказывается в состоянии успешно описать весь набор данных. HERAне 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.