Erzeugung schwerer Hadronen mit vorhandenen und zukünftigen Beschleunigern in einem massiven Schema mit veränderlicher Flavour-Zahl
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das GM-VFNS ist ein rigoroser theoretischer Formalismus zur Beschreibung der inklusiven Erzeugung schwerer Hadronen (H = D, B) in hochenergetischen Teilchenstößen, der einerseits Massenkorrekturen vollständig berücksichtigt und andererseits die Universalität und Skalenverletzung der FFn auf der Grundlage des Faktorisierungstheorems gewährleistet. Es interpoliert zwischen FFNS und ZM-VFNS und ist besonders für den Übergangsbereich zwischen kleinen (0 ≤ pT < mH ) und großen (pT ≫ mH ) Transversalimpulsen pT geeignet, wo diese beiden Schemata mit theoretischen Unzulänglichkeiten behaftet sind und keine zuverlässigen phänomenologischen Vorhersagen liefern. Im Gegensatz zu diesen ist es für beliebige Werte von pT gültig und eignet sich daher besonders gut für globale Datenanalysen. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurde das GM-VFNS auf verschiedene Weisen besser verstanden, weiterentwickelt und getestet. (1) Im Zusammenhang mit der Behandlung der inklusiven Erzeugung von D∗-Mesonen in einfach-aufgelösten Zweiphotonstößen zu NLO im GM-VFNS waren beim Vergleich des masselosen Grenzfalls der FFNS-Rechnung mit der ZM-VFNS-Rechnung überraschend vier GM-VFNS-Subtraktionsterme aufgetreten, die nicht in gewohnter Weise aus den perturbativen FFn und PDFn herleitbar waren und das zugrundeliegende Faktorisierungstheorem verletzten. Nach eingehender Untersuchung konnte dieses Problem auf einen Fehler in einer Darstellung zuückgeführt und beseitigt werden. (2) Im Rahmen des GM-VFNF wurden erstmals FFn zu NLO bestimmt, welche die Quark- und Hadronmasseneffekte konstistent berücksichtigen. Hierzu wurde zunächst der Wirkungsquerschnitt für die inklusive Erzeugung schwerer Hadronen durch e+ e− -Vernichtung zu NLO im GM-VFNS berechnet, wobei endliche Quark- und Hadronmassen verwendet sowie die elektromagnetische Anfangsstrahlung berücksichtigt wurden. Damit wurden dann für die D0 -, D+ - und D∗+ -Mesonen jeweils globale Fits an alle verfügbaren e+e- -Daten, nämlich von Belle, CLEO, ALEPH und OPAL, durchgeführt. (3) Im Rahmen des GM-VFNS wurde auch die inklusive Hadroproduktion von B-Mesonen am Tevatron in NLO untersucht. Im Widerspruch zu einer früheren Vermutung anderer Autoren bewirken Masseneffekte im Bereich mittlerer Transversalimpulse (2mb < pT < 4mb ) einen moderaten Anstieg des Wirkungsquerschnittes im Vergleich zur masselosen Theorie, um ca. 20% bei pT = 2mb , der mit zunehmenden pT-Werten rasch abklingt. Der nunmehr seit uber einem Jahrzehnt hartnäckig bestehende Problem, daß die CDF-Daten die theoretische NLO-Vorhersage im herkömmlichen FFNS-Schema (“NLO QCD”) um etwa drei Standardabweichungen übertreffen, konnte entgültig beseitigt werden. (4) Für die Hadroproduktion schwerer Quarks wurde die Klasse von NNLO-Korekturen analytisch berechnet, die sich aus den Quadraten der NLO-Amplituden qq → QQ und qq → QQ ergibt, wofür letztere zur Ordnung O(e2 ) in u dimensionaler Regularisierung ausgewertet werden mußten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- “Charmed-meson fragmentation functions with finite-mass corrections,” Nucl. Phys. B 799 (2008) 34–59
T. Kneesch, B. A. Kniehl, G. Kramer and I. Schienbein
- “Finite-mass effects on inclusive B meson hadroproduction,” Phys. Rev. D 77 (2008) 014011 (11 Seiten)
B. A. Kniehl, G. Kramer, I. Schienbein and H. Spiesberger
- “Heavy quark pair production in gluon fusion at next-to-next-to-leading O(α4s) order: One-loop squared contributions,” Phys. Rev. D 78 (2008) 094013 (16 Seiten)
B. A. Kniehl, Z. Merebashvili, J. G. Körner and M. Rogal
- “Inclusive photoproduction of D∗± mesons at next-to-leading order in the general-mass variable-flavor-number scheme,” Eur. Phys. J. C 62 (2009) 365–374
B. A. Kniehl, G. Kramer, I. Schienbein and H. Spiesberger
