اثر جرم بر قضیة عامل‌بندی در مدل پارتونی اصلاح‌شده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده فیزیک، دانشگاه یزد، یزد

چکیده
بسیاری از فرآیندهای واپاشی یا پراکندگی در فیزیک ذرات بنیادی شامل تولید پارتون در محصولات نهایی هستند. به‌جز کوارک سر که به دلیل عمر بسیار کوتاه سریعاً واپاشی می­کند، سایر پارتو­ن­ها بلافاصله پس از تولید، در یک فرآیند غیراختلالی به هادرون قابل مشاهده تبدیل می­شوند. قضیة عامل‌بندی در نظریة کرومودینامیک کوانتومی ما را قادر می­سازد تا در مقیاس سخت انرژی، بخش اختلالی و غیراختلالی فرآیند را از هم تقکیک کنیم. این جداسازی امکان محاسبة نظری کمیت‌های آزمایشگاهی مانند سطح مقطع و نرخ واپاشی را فراهم می­کند. در قضایای عامل‌بندی رایج، عموماً از جرم کوارک­ها و همچنین جرم هادرون­های نهایی صرف‌نظر می­شود. در کار حاضر قصد داریم برای یک فرآیند واپاشی جهت تولید هادرون، شکل تعمیم‌یافتة این قضیه در حضور جرم کوارک و هادرون را اثبات کرده، آن‌گاه به‌عنوان مثالی کاربردی، اثر جرم بر توزیع انرژی مزون حاصل از واپاشی بوزون هیگز را مطالعه کنیم. نشان خواهیم داد که اثر جرم مزون در انرژی­های پایین بسیار مهم بوده و تا 45 درصد بر نتایج تأثیر خواهد گذاشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

The effect of mass on the QCD-improved parton model factorization theorem

نویسندگان English

Ali Baradaran
Seyed Mohammad Moosavi Nejad
Faculty of Physics, Yazd University, University Blvd. - Safayieh – Yazd
چکیده English

Many decay or scattering processes in particle physics involve the production of partons in the final state. Except for the Top quark, which decays rapidly due to its very short lifetime, all other partons are converted into observable hadrons through a non-perturbative process. The factorization theorem in Quantum Chromodynamics (QCD) enables us to separate the perturbative and nonperturbative sectors of a hadronic process at a hard energy scale. This factorization makes it possible to theoretically calculate some experimental quantities such as cross sections and decay rates. In conventional factorization theorems, the masses of quarks as well as those of final-state hadrons are commonly neglected. In the present work, we intend to prove a generalized form of this theorem in the presence of quark and hadron masses for hadron production in a decay process. Then, as an applied example, we study the effect of mass on the energy distribution of the produced mesons resulting from the decay of the Higgs boson. We will show that the effect of meson mass is very important at low energies and can change the results by up to 45%.

کلیدواژه‌ها English

Quantum Chromodynamics (QCD)
Factorization theorem
Higgs boson
Meson mass
1.       WU-KI TUNG, Perturbative QCD and the Parton Structure of the Nucleon, The Frontier of Particle Physics (World Scientific, Singapore, 2001), pp. 887–971, 10.1142/ 9789812810458_0024.
2.       J C Collins, Phys. Rev. D 58 (1998) 094002.
3.       M Soleymaninia, A N Khorramian, S M Moosavi Nejad, and F Arbabifar, Phys. Rev. D 88 (2013) 054019.
4.       T Kneesch, B A Kniehl, G Kramer, and I Schienbein, Nucl. Phys. B 799 (2008) 34.
5.       B A Kniehl, G Kramer and S M Moosavi Nejad, Nucl. Phys. B 862 (2012) 720.
6.       A Baradaran and S M Moosavi Nejad, Eur. Phys. J. Plus 140, 1 (2025) 41.
7.       G Corcella, A D Mitov, Nucl. Phys. B 623 (2002) 247.
8.       G Corcella, Nucl. Phys. B 705 (2005), 363-383 [erratum: Nucl. Phys. B 713 (2005), 609-610].
9.       S M Moosavi Nejad, M Balali, Eur. Phys. J. C 76 (2016) 173.
10.    J C Collins, “Light-cone variables, rapidity and all that," arXiv:hep-ph/9705393.
11.    M Aaboud et al., Phys. Lett. B 786 (2018) 59–86.
12.    M Salajegheh, S M Moosavi Nejad, H Khanpour, B A Kniehl, M Soleymaninia, Phys. Rev. D 99 (2019) 114001.
13.    K Abe et al., Phys. Rev. Lett. 84 (2000) 4300.
14.    K Abe et al. [SLD Collaboration], Phys. Rev. D 65 (2002) 092006; [Erratum-ibid. D 66 (2002) 079905.]
15.    A Heister et al., Phys. Lett. B 512 (2001) 30.
16.    G Abbiendi et al., Eur. Phys. J. C 29 (2003) 463.
17.    V N Gribov, L N Lipatov, Sov. J. Nucl. Phys. 15 (1972) 438 [Yad. Fiz. 15 (1972) 781].
18.    G Altarelli, G Parisi, Nucl. Phys. B 126 (1977) 298.
19.    Y L Dokshitzer, Sov. Phys. JETP 46 (1977) 641 [Zh. Eksp. Teor. Fiz. 73 (1977) 1216].
20.    K Nakamura et al., J. Phys. G 37 (2010) 075021.
21.    S M Moosavi Nejad, Eur. Phys. J. C 72 (2012) 2224.
22.    S M Moosavi Nejad, Phys. Rev. D 133 (2026) 076014.
23.    A Abada et al., FCC-ee: the lepton collider: future circular collider conceptual design report. Eur. Phys. J. 228, 2 (2019), 261–623.
24.    H Baer et al., The International Linear Collider Technical Design Report-Vol. 2 Physics, [arXiv:1306.6352 [hep-ph]] 10.
25.    K M Black, et al., JINST 19 (2024) T02015.
26.    J B Guimarães da Costa et al. CEPC Conceptual Design Report: Vol. 2–Phys. Detect.” [arXiv:1811.10545 [hep-ex]].

تحت نظارت وف بومی