Аналіз ізольованих фотонів у фотонародженні в PYTHIA

Анотація

Зіткнення частинок при високих енергіях на прискорювачах є основним джерелом даних, що використовуються для отримання більш глибокого розуміння фундаментальних взаємодій і структури речовини. Дана робота присвячена аналізу великої кількості даних зіткнень, накопичених на ZEUS у 2004-2007 роках, та запропонованим новим методам розрахунку ізольованих фотонів. Автори розробили програмні алгоритми, що дозволяють отримувати сигнал ізольованих фотонів з даних, зібраних на детекторі ZEUS на електронно-протонному коллайдері HERA, обчислити диференціальні перерізи та порівняти виміряні дані з Монте Карло передбаченнями PYTHIA. Враховуючи особливості детектора ZEUS, фотонний сигнал відокремлюється від фонових подій і обчислюється кількість ізольованих фотонів. Для моделювання взаємодії частинок у детекторі використовувалися обчислювальні математичні та чисельні методи. Розраховано та порівняно з експериментальними даними передбачення Монте Карло моделі диференціальних перерізів як функції псевдобистроти та поперечної енергії фотону η^g, E_T^g та струменя η^jet, E_T^jet та частки імпульсу фотона х_g^meas яку несе партон, що взаємодіє. Результати дослідження порівнюються з попередніми дослідженнями і вперше показують, що всі HERA вимірювання узгоджуються одне з одним. Нові результати показують покращену невизначеність. Утворення ізольованих інклюзивних фотонів і фотонів із супроводжуючим струменем було виміряне в фотонародженні детектором ZEUS на прискорювачі HERA з використанням інтегральної світності 374±7 пб^-1. Вперше було згенеровано та застосовано більш складні зразки Монте Карло симуляції ізольованих фотонів для детектора ZEUS та покращено опис сигналу фотонів. Встановлено, що PYTHIA досить добре описує форму перерізу як функцію η^g, але не повністю відтворює форму E_T^g, E_T^jet і та середній проміжок х_g^meas, тоді як η^jet описується не дуже добре. Причиною такої розбіжності може бути відсутність виправлень вищих порядків у передбаченнях перерізів прямих фотонів. Масштабування перерізів, отриманих за допомогою PYTHIA, покращує опис E_T^g і η^g. Незадовільний опис η^jet свідчить про необхідність подальших досліджень.