مجلۀ پژوهش فیزیک ایران

استخراج و مقایسۀ توابع ساختار پروتون آزاد و درون‌هسته‌ای از داده‌های آزمایشگاهی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

فاطمه اربابی فر 1
الهام استرکی 2
رضیه برجیان 3
شاهین آتشبار تهرانی 4

1 گروه آموزش فیزیک، دانشگاه فرهنگیان، تهران، ایران، صندوق پستی889-14665

2 دانشکده فیزیک، دانشکده علوم ، دانشگاه رازی کرمانشاه،کرمانشاه،ایران صندوق پستی 67149

3 دانشکده فیزیک، دانشکده علوم ، دانشگاه آزاد اسلامی تهران واحد مرکز ،تهران،ایران

4 پژوهشگاه دانش های بنیادی، پژوهشکده ی ذرات و شتابگرها، تهران، ایران صندوق پستی 5531-19395 ,و گروه فیزیک، دانشکده ی علوم و فناوری نانو و زیستی، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر، ایران صندوق پستی 75169

https://doi.org/10.47176/ijpr.26.2.22263
چکیده
در این مقاله، تحلیل مبتنی بر کرومودینامیک کوانتومی برای تعیین توابع توزیع پارتونی پروتون در مرتبۀ دوم نظریۀ اختلالی QCD ارائه می‌شود. این تحلیل، از مجموعۀ داده‌های تجربی گسترده و ترکیبی شامل داده‌های پراکندگی ناکشسان عمیق از آزمایش‌های HERA وBCDMS، داده‌های برخورددهندۀ هادرونی غیر از LHC شامل سطح مقطع تولید جت از آزمایش‌های تواترون، و همچنین داده‌های LHC به ویژه سطح مقطع تولید جت و تولید کوارک سنگین بهره می‌برد. این داده‌ها پوشش دقیقی از ناحیۀ تکانۀ کسری کوچک فراهم کرده و اطلاعات ارزشمندی دربارۀ ساختار طعمی پروتون ارائه می‌دهند. در گام نخست، توابع توزیع پارتونی پروتون آزاد با برازش بر این داده‌ها استخراج شدند. سپس با تعمیم این توابع به محیط هسته‌ای و استفاده از داده‌های تجربی مربوط به هسته‌ها، توابع توزیع پارتونی هسته‌ای محاسبه شدند. در ادامه، پدیدۀ اثر EMC به طور کمی بررسی و نتایج با پیش‌بینی‌های ارائه‌ شده توسط سایر گروه‌های جهانی مقایسه شد. نتایج این تحلیل جامع، توافق خوبی با داده‌های تجربی نشان می‌دهد و درکی دقیق‌تر از ساختار پارتونی پروتون در حالت‌های آزاد و مقید ارائه می‌کند.

کلیدواژه‌ها

توابع توزیع پارتونی
کرومودینامیک کوانتومی
پروتون آزاد و هسته‌ای
تابع ساختار نوکلئون
داده‌های HERA
داده‌های LHC
تولید جت
کوارک بالا
ناحیۀ x کوچک
اثر EMC

عنوان مقاله English

Extraction and comparison of free and intranuclear proton structure functions from experimental data

نویسندگان English

‎ Fatemeh Arbabifar 1
Elham Astaraki 2
Raziah Borjian 3
Shahin َAtashbar tehrani 4
1 Department of Physics Education, Farhangian University, P.O.Box 14665-889, Tehran, Iran
2 Department of Physics,Razi University, Kermanshah 67149, Iran
3 Department of Physics, Central Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
4 Resident Researcher, School of Particles and Accelerator
چکیده English

In this paper, a quantum chromodynamics-based analysis is presented to determine the proton parton distribution functions in the second order of the Feynman diagram. This analysis uses a large and combined experimental dataset including deep inelastic scattering data from the HERA and BCDMS experiments, non-LHC hadron collider data including jet production cross sections from the tevatron experiments, and LHC data, especially jet production and heavy quark production cross sections. These data provide accurate coverage in the small fractional momentum region and provide valuable information about the proton flavor structure. In the first step, the free proton parton distribution functions were extracted by fitting to these data. Then, by generalizing these functions to the nuclear environment and using experimental data related to nuclei, the nuclear parton distribution functions are calculated. The EMC effect is subsequently investigated quantitatively, and the results are compared with those obtained by other global analyses. This comprehensive analysis shows good agreement with experimental data and provides a more detailed understanding of the partonic structure of the proton in free and bound states.

کلیدواژه‌ها English

Partonic distribution functions
Quantum Chromodynamics
Free and Nuclear Protons
Nucleon Structure Function.
1.  K Kovařík, P M Nadolsky and D E Soper, Rev. Mod. Phys. 92 (2020) 045003.
2.  Y L Dokshitzer, V A Khoze, A H Mueller and S I Troian, Basics of Perturbative QCD, Ed. Frontieres, Gif-sur-Yvette, France (1991).
3.  R Brock et al., Rev. Mod. Phys. 67 (1995) 157.
4.  H Abramowicz et al., Eur. Phys. J. C 75 (2015) 580.
5.  J Gao, L Harland-Lang and J Rojo, Phys. Rep. 742 (2018) 1.
6.  D M Alde et al., Phys. Rev. Lett. 64  (1990)  2479.
7.  G Aad et al., Eur. Phys. J. C 73 (2013) 2509.
8.  C Patrignani et al., Chin. Phys. C 40 (2016) 100001.
9.  W L van Neerven and A Vogt, Nucl. Phys. B 568 (2000) 263.
10.    J A M Vermaseren, A Vogt and S Moch, Nucl. Phys. B 724 (2005) 3.
11.    A C Benvenuti et al., Phys. Lett. B 223 (1989) 485.
12.    H Abramowicz et al., Eur. Phys. J. C 78 (2018) 473.
13.    M Arneodo et al., Nucl. Phys. B 483 (1997) 3..
14.    S Chekanov et al., Phys. Lett. B 547 (2002) 164-180.
15.    V Khachatryan et al., JHEP 03 (2017) 156.
16.    G Aad et al., Phys. Rev. D 86 (2012) 014022.
17.    G Aad et al., Eur. Phys. J. C 73 (2013) 2509.
18.    T Aaltonen et al., Phys. Rev. D 78 (2008) 052006; Erratum: Phys. Rev. D 79 (2009) 119902.
19.    H Abramowicz et al., Eur. Phys. J. C 70 (2010) 965.
20.    S Chekanov et al., Nucl. Phys. B 765 (2007) 1.
21.    A Aktas et al., Phys. Lett. B 653 (2007) 134.
22.    F D Aaron et al., Eur. Phys. J. C 67 (2010) 1.
23.    xFitter Collaboration, xFitter: An Open Source QCD Fit Framework, (2014)  arXiv:1410.4412 [hep-ph].
24.    S Alekhin et al., Eur. Phys. J. C 75 (2015) 304.
25.    V Bertone, S Carrazza and J Rojo, Comput. Phys. Commun. 185 (2014) 1647.
26.    M Botje, Comput. Phys. Commun. 182 (2011) 490.
27.    F James and M Roos, Comput. Phys. Commun. 10 (1975) 343.
28.    H Khanpour and S Atashbar Tehrani, Phys. Rev. D 93 (2016) 014026.
29.    S Atashbar Tehrani, Phys. Rev. C 86 (2012) 064301.
30.    H Khanpour, M Soleymaninia, S Atashbar Tehrani, H Spiesberger and V Guzey, Phys. Rev. D 104 (2021) 034010.
31.    M Arneodo et al., Nucl. Phys. B 333 (1990) 1.
32.    P Amaudruz et al., Nucl. Phys. B 441 (1995) 3.
33.    M Arneodo et al., Nucl. Phys. B 441 (1995) 12.
34.    J Gomez et al., Phys. Rev. D 49 (1994) 4348.
35.    J Ashman et al., Phys. Lett. B 202 (1988) 603.
36.    M Arneodo et al., Nucl. Phys. B 333 (1990) 1.
37.    M R Adams et al., Z. Phys. C 67 (1995) 4030.
38.    G Bari et al., Phys. Lett. B 163 (1985) 282.
39.    K Ackerstaff et al., Phys. Lett. B 475 (2000) 386; Erratum: Phys. Lett. B 567 (2003) 339.
40.    A Bodek et al., Phys. Rev. Lett. 51 (1983) 534.
41.    A Bodek et al., Phys. Rev. Lett. 50 (1983) 1431.
42.    S Dasu et al., Phys. Rev. Lett. 60 (1988) 2591.
43.    A C Benvenuti et al., Phys. Lett. B 189 (1987) 483.
44.    J Ashman et al., Z. Phys. C 57 (1993) 211.
45.    M R Adams et al., Phys. Rev. Lett. 68 (1992) 3266.
46.    M R Adams et al., Z. Phys. C 67 (1995) 403.
47.    M Arneodo et al., Nucl. Phys. B 481 (1996) 3.
48.    P Amaudruz et al., Nucl. Phys. B 441 (1995) 3.
49.    M Arneodo et al., Nucl. Phys. B 483 (1997) 3.
50.    M R Adams et al., Phys. Rev. D 54 (1996) 3006.
51.    A C Benvenuti et al., Phys. Lett. B 237 (1990) 592.
52.    A Airapetian et al., JHEP 05( 2011) 126.
53.    M Arneodo et al., Nucl. Phys. B 487 (1997) 3.
54.    G Onengut et al., Phys. Lett. B 632 (2006 )65.
55.    J P Berge et al., Z. Phys. C 49 (1991) 187.
56.    M A Vasilev et al., Phys. Rev. Lett. 83 (1999) 2304.
57.    D M Alde et al., Phys. Rev. Lett. 64 (1990) 2479.
58.    J Seely et al., Phys. Rev. Lett. 103 (2009) 202301.
59.    B Schmookler et al., Nature 566 (2019) 354.
60.    M Walt, I Helenius and W Vogelsang, Phys. Rev. D 100 (2019) 096015.
 

XML
اصل مقاله 1.49 M
فایل‌های تکمیلی/اضافی
14- Atashbar-ABS_EA.pdf

صفحه اصلی

راهنمای نویسندگان

ارسال مقاله

داوران

تماس با ما

تحت نظارت وف بومی