LHC小x区Drell-Yan探针优化：方位角截断与Sudakov效应

本文主要探讨了如何通过改善大型强子对撞机（Large Hadron Collider, LHC）在小$x$区域的Drell-Yan轻子对生产来减小理论预测中的尺度依赖性。小$x$是指在质子或离子内部，相对论动量接近光速的活跃部分子，这些部分子在高能物理实验中是研究量子色动力学（Quantum Chromodynamics, QCD）非perturbative效应的关键区域。 在标准的Drell-Yan过程中，两个高能质子相互碰撞，产生一对虚拟的Z玻色子或γ玻色子，它们衰变为一对高能轻子（如电子或μ子对）。然而，当轻子对的质心能量（即 dilepton mass）较低时，其产生的概率会受到小$x$部分子贡献的影响，这导致理论预言对尺度的选择非常敏感。尺度依赖性来源于QCD中的 Sudakov效应，这是一种非perturbative效应，它影响了短距离过程中的辐射修正。 为了减少尺度依赖性，作者们提出了一种方法，即在轻子的横向动量之间实施一个方位角（azimuthal angle）截止。通过这种方式，他们能够有效地将分析的尺度降低到更小，使得帕顿分布（Paton distributions）能够在较小的尺度上进行探测，从而显著降低理论上的不确定性。这种方法不仅考虑了Sudakov效应，还巧妙地利用了实验可测量的物理量来约束理论计算。 在实验层面，这可能意味着在CMS等实验中，通过优化数据分析策略，可以更精确地提取小$x$下的PDF信息，特别是奇异夸克的分布。这对理解强子内部结构以及测试QCD的理论框架具有重要意义。此外，这种方法的应用还可以提高低质量Drell-Yan过程的精度测量，有助于验证标准模型的预言，并可能揭示新的物理现象。 总结来说，本文的主要成果是提出了一种创新的实验策略，通过结合Sudakov效应和定向角度选择，改进了对LHC小$x$区域Drell-Yan过程的理论预测，为提高PDF测量的准确性和理论解释的可靠性提供了有力工具。