质子中存在固有魅力夸克的证据gydF4y2Ba

20世纪60年代末和70年代初，在SLAC线性对撞机上进行的基础深非弹性散射实验证明了质子内部存在点状成分，很快就与夸克确定了，夸克是相互作用并被强核力的载体胶子束缚在质子内部的基本粒子。很快就清楚了，并被随后的研究详细证实了，这些点状的成分，被费曼统称为部分gydF4y2Ba^7gydF4y2Ba包括携带质子量子数的上夸克和下夸克，也包括胶子，以及无数对夸克和它们的反物质对口——反夸克。电子-质子和质子-质子对撞在高动量转移方面的描述现在植根于量子色动力学(QCD)理论，它为现代质子加速器(如欧洲核子研究中心的大型强子对撞机(LHC))的精确现象学提供了基础gydF4y2Ba^8gydF4y2Ba以及包括电子-离子对撞机在内的未来设施gydF4y2Ba^9gydF4y2Ba，即前沿物理设施gydF4y2Ba^10gydF4y2Ba还有中微子望远镜gydF4y2Ba^11gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

在大型强子对撞机(LHC)和其他实验中，获取物理过程定量预测所必需的质子结构知识，被编码在每种类型的部分子(胶子、上夸克、下夸克、上反夸克等等)所携带的动量分布中:部分子分布函数(pdf)。原则上，这些pdf可以从第一性原理计算出来，但在实践中，甚至可以通过数值模拟来确定gydF4y2Ba^12gydF4y2Ba是极具挑战性的。因此，目前获得质子PDFs可靠测定所需的评估LHC预测的唯一可用策略是经验性的，通过对数据的全面分析，可以获得精确的理论预测和实验测量，因此PDFs是唯一未知的gydF4y2Ba^8gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

尽管这个成功的框架现在已经非常详细地完成了，但几个关键的悬而未决的问题仍然没有解决。其中最具争议的是如何处理所谓的重夸克(即质量大于质子的夸克;gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_pgydF4y2Ba= 0.94 GeV)。事实上，虚量子效应和能量质量的考虑表明，三轻夸克和反夸克(上、下和奇异)都应该出现在质子波函数中。因此，它们的PDFs肯定是由控制质子束缚态性质的低能动力学所决定的。然而，这是众所周知的gydF4y2Ba^{8gydF4y2Ba，gydF4y2Ba13gydF4y2Ba，gydF4y2Ba14gydF4y2Ba，gydF4y2Ba15gydF4y2Ba}在足够高的能量碰撞中，所有种类的夸克都可以被激发，从而在质子内部被观察到，所以它们的pdf是非零的。这种激发源于标准QCD辐射，在微扰理论中可以精确地计算。gydF4y2Ba

然而，随之而来的问题是，重夸克是否也对质子波函数有贡献。这样的贡献被称为本征贡献，以区别于摄动理论中源于QCD辐射的可计算贡献。自QCD诞生以来，人们就认为在质子波函数中一定存在各种本征重夸克gydF4y2Ba^16gydF4y2Ba．有人特别建议这样做gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba粲夸克的内禀分量可能是不可忽略的，其质量(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_cgydF4y2Ba≃gydF4y2Ba1.51 GeV)与质子的质量是同一个数量级。gydF4y2Ba

这个问题一直备受争议，事实上，最近的专门研究得出了不同的结论，从排除内在魅力所携带的动量分数，在4个标准差(4gydF4y2BaσgydF4y2Ba)级别gydF4y2Ba^17gydF4y2Ba到允许2%的魅力动量分数gydF4y2Ba^18gydF4y2Ba．在这种情况下，一个特别微妙的问题是分离辐射成分:发现魅力PDF在低尺度非零并不足以证明内在魅力已被识别。gydF4y2Ba

在这里，我们通过提供质子内在魅力的明确证据，提出了这个长达40年的难题的解决方案。这是通过确定魅力PDF(参考。gydF4y2Ba^3.gydF4y2Ba)来自广泛的硬散射全球数据集，使用最先进的微扰QCD计算gydF4y2Ba^19gydF4y2Ba，以适应质子内部存在大量夸克的可能性gydF4y2Ba^{4gydF4y2Ba，gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba21gydF4y2Ba}以及复杂的机器学习技术gydF4y2Ba^{3.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba22gydF4y2Ba，gydF4y2Ba23gydF4y2Ba}．这种确定是在强耦合的幂展开式中按相邻前导顺序(NNLO)进行的，gydF4y2BaαgydF4y2Ba_{年代gydF4y2Ba}，表示对撞机现象学的精度前沿。gydF4y2Ba

以这种方式确定的魅力PDF包含一个辐射成分，实际上它取决于分辨率尺度:它以四味道数字格式(4FNS)给出，其中上夸克、下夸克、奇异夸克和魅力夸克受到摄动辐射修正，并随着分辨率的增加相互混合和胶子混合。内在魅力成分可以从它中解脱出来，如下。首先，我们注意到，在没有内在成分的情况下，魅力PDF的初始条件是使用摄动匹配条件确定的gydF4y2Ba^24gydF4y2Ba，计算到引用中的NNLO。gydF4y2Ba^25gydF4y2Ba，最近(部分)扩展到下一个到下一个到领先的顺序(NgydF4y2Ba^3.gydF4y2Ba瞧;参考文献。gydF4y2Ba^{26gydF4y2Ba，gydF4y2Ba27gydF4y2Ba，gydF4y2Ba28gydF4y2Ba，gydF4y2Ba29gydF4y2Ba，gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba31gydF4y2Ba，gydF4y2Ba32gydF4y2Ba，gydF4y2Ba33gydF4y2Ba，gydF4y2Ba34gydF4y2Ba})．这些匹配条件根据3FNS的PDF决定了魅力PDF，其中只有三种最轻的夸克口味被辐射校正。因此，这个微扰符PDF完全由三个轻夸克和反夸克以及胶子决定。然而，3FNS的魅力夸克PDF并不需要消失:事实上，如果4FNS中的魅力夸克PDF是自由参数化的，因此可以从数据中确定gydF4y2Ba^4gydF4y2Ba时，匹配条件可颠倒。由此获得的3FNS魅力PDF根据定义就是内在魅力PDF:确实，如果没有内在魅力，它就会消失gydF4y2Ba^21gydF4y2Ba．因此，与4FNS魅力PDF不同，4FNS魅力PDF包括内在和辐射成分，3FNS魅力PDF纯粹是内在的。在这项工作中，我们已经在NNLO(参考。gydF4y2Ba^25gydF4y2Ba)以及在NgydF4y2Ba^3.gydF4y2Ba罗(参考文献。gydF4y2Ba^{26gydF4y2Ba，gydF4y2Ba27gydF4y2Ba，gydF4y2Ba28gydF4y2Ba，gydF4y2Ba29gydF4y2Ba，gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba31gydF4y2Ba，gydF4y2Ba32gydF4y2Ba，gydF4y2Ba33gydF4y2Ba，gydF4y2Ba34gydF4y2Ba})，我们将看到，它提供了一个处理NNLO结果的扰动不确定性的方法。gydF4y2Ba

我们的出发点是NNPDF4.0全局分析gydF4y2Ba^3.gydF4y2Ba，它提供了一个确定符咒和反符咒pdf的总和，即gydF4y2Ba\ ({c} ^ {+} (x, Q) \枚c (x, Q) + \酒吧{c} (x, Q) \)gydF4y2Ba，在4FNS。这可以看作是概率密度gydF4y2BaxgydF4y2Ba，粲态所携带的质子动量的分数，即0≤的所有值的积分gydF4y2BaxgydF4y2Ba≤1gydF4y2BaxgydF4y2BacgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba（gydF4y2BaxgydF4y2Ba)等于粲夸克所携带的质子动量的百分比，尽管注意pdf通常不一定是正定的。4FNS的结果gydF4y2BaxgydF4y2BacgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba（gydF4y2BaxgydF4y2Ba,gydF4y2Ba问gydF4y2Ba)的魅力，gydF4y2Ba问gydF4y2Ba=gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_cgydF4y2Ba与gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_cgydF4y2Ba= 1.51 GeV，见图。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba(左)。通过NNLO匹配将其转化为3FNS，从而确定其内在魅力。该结果如图所示。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba(左)。频带表示每种情况下与PDF不确定性(PDFU)相关的68%置信水平区间。今后，我们将称为3FNSgydF4y2BaxgydF4y2BacgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba（gydF4y2BaxgydF4y2Ba,gydF4y2Ba问gydF4y2Ba) PDF作为内在魅力的PDF。gydF4y2Ba

内在(3FNS)魅力PDF总体上表现出一种典型的价态结构gydF4y2BaxgydF4y2Ba达到gydF4y2BaxgydF4y2Ba≃gydF4y2Ba0.4。虽然内在引力的绝对值很小(它对质子总动量的贡献不到1%)，但它与零有很大的不同。注意，到3FNS的转换对峰值区域的影响很小，因为在如此大的值下几乎没有辐射产生魅力gydF4y2BaxgydF4y2Ba:事实上，在4FNS计算中已经发现了一个非常相似的类价峰。gydF4y2Ba

正如魅力在质量尺度上的强耦合gydF4y2BaαgydF4y2Ba_{年代gydF4y2Ba}较大，扰动展开收敛较慢。为了估计缺失高阶不确定性(MHOU)的影响，我们还进行了从数据确定的4FNS NNLO魅力PDF到高一个阶的3FNS(固有)魅力PDF的转换，即在NgydF4y2Ba^3.gydF4y2Ba瞧。结果如图所示。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba(左)。令人欣慰的是，内在的类价结构没有改变。另一方面，很明显，对于gydF4y2BaxgydF4y2Ba≲gydF4y2Ba0.2扰动不确定度变得非常大。我们可以通过在积分中加入PDFU和从NNLO和N的结果之间的移位中估计的MHOU来估计我们确定内在魅力的总不确定性gydF4y2Ba^3.gydF4y2BaLO匹配。gydF4y2Ba

这个过程导致了我们关于内在魅力及其总不确定性的最终结果(如图所示)。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,对吧)。内在魅力PDF被发现兼容零为gydF4y2BaxgydF4y2Ba≲gydF4y2Ba0.2:图中为负趋势。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba只有在包含理论不确定性时，PDFU才与零兼容。然而，在更大的范围内gydF4y2BaxgydF4y2Ba在美国，即使存在理论上的不确定性，内在魅力PDF也与零相差约2.5gydF4y2BaσgydF4y2Ba在峰值区域。该结果在标准模型的数据集、方法(特别是PDF参数化基础)和参数值(特别是魅力质量)的变化上是稳定的，如补充章节所示gydF4y2BaCgydF4y2Ba而且gydF4y2BaDgydF4y2Ba．gydF4y2Ba

我们对内在魅力的确定可以与理论预期相比较。随后对原有的内在魅力模型进行了参考。gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba(BHPS模型)，提出了多种其他模型gydF4y2Ba^{5gydF4y2Ba，gydF4y2Ba35gydF4y2Ba，gydF4y2Ba36gydF4y2Ba，gydF4y2Ba37gydF4y2Ba，gydF4y2Ba38gydF4y2Ba}(见参考。gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba回顾一下)。不管它们的具体细节如何，大多数模型大体上预测了一种类价结构gydF4y2BaxgydF4y2Ba最大值位于之间gydF4y2BaxgydF4y2Ba≃gydF4y2Ba0.2和gydF4y2BaxgydF4y2Ba≃gydF4y2Ba0.5，和一个消失的内在分量gydF4y2BaxgydF4y2Ba≲gydF4y2Ba0.1。在无花果。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba(右)，我们将我们的结果与原始的BHPS模型和引用的更近期的介子/重子云模型进行了比较。gydF4y2Ba^5gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

由于这些模型只能预测内在魅力分布的形状，而不能预测其整体的归一化，因此我们通过要求它们再现与我们的确定相同的魅力动量分数来对它们进行归一化。我们发现我们的决定和模型的预测之间有显著的一致性。特别地，我们再现了大——的存在和位置gydF4y2BaxgydF4y2Ba类价峰结构(与介子/重子云计算更符合，具有边际统计显著性)，以及内在魅力的消失gydF4y2BaxgydF4y2Ba．我们从分析中获得的粲夸克携带的质子动量的分数，用于与模型的比较，是(0.62±0.28)%，包括PDFU(见补充部分)gydF4y2BaEgydF4y2Ba详情)。但是，由于-的贡献较小，使得包含MHOU的不确定度大大增加，得到(0.62±0.61)%gydF4y2BaxgydF4y2Ba地区,gydF4y2BaxgydF4y2Ba≲gydF4y2Ba0.2，其中MHOU非常大(图;gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,对吧)。请注意，在之前的大多数分析中gydF4y2Ba^18gydF4y2Ba(见补充部分)gydF4y2BaFgydF4y2Ba)的内在魅力模型(如BHPS模型)拟合数据，只留下动量分数作为自由参数。gydF4y2Ba

我们强调，在我们的分析中，魅力PDF完全由PDF测定中包含的实验数据决定。对魅力影响最大的数据来自最近测量的LHC过程，这些数据既准确又精确。由于这些测量是在高尺度下进行的，相应的硬截面可以在QCD微扰理论中可靠地计算出来。gydF4y2Ba

内在魅力的独立证据是由最近的LHC美(LHCb)测量提供的gydF4y2BaZgydF4y2Ba-玻色子的产生与前面区域的魅力标记射流有关gydF4y2Ba^6gydF4y2Ba，这些数据并不包括在我们的基线数据集中。这一过程，当以比率来衡量时gydF4y2BaR \ ({{\ mathcal {}}} _ {{\ rm {j}}} ^ {{\ rm {c}}} \)gydF4y2Ba有魅力标签的喷流归一化为包含味道的喷流，直接对魅力PDF敏感。gydF4y2Ba^39gydF4y2Ba)，并且LHCb的运动学也在与内禀分量相关的运动学区域。以下参考文献。gydF4y2Ba^{6gydF4y2Ba，gydF4y2Ba39gydF4y2Ba}，我们已经评估了gydF4y2BaR \ ({{\ mathcal {}}} _ {{\ rm {j}}} ^ {{\ rm {c}}} \)gydF4y2Ba在NLO(参考。gydF4y2Ba^{40gydF4y2Ba，gydF4y2Ba41gydF4y2Ba}；参见附则gydF4y2BaGgydF4y2Ba(详见补充部分)，包括包含内在魅力的默认PDF，以及包含内在魅力的独立PDF，其中内在魅力被限制为相同消失，因此魅力是由扰动匹配决定的(参见补充部分)gydF4y2BaBgydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

在无花果。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba(左上)我们比较LHCb测量gydF4y2BaR \ ({{\ mathcal {}}} _ {{\ rm {j}}} ^ {{\ rm {c}}} \)gydF4y2Ba，分三箱提供gydF4y2BaZgydF4y2Ba玻色子速度gydF4y2BaygydF4y2Ba_ZgydF4y2Ba，基于我们默认的PDF和我们强加内在魅力消失的PDF集的理论预测。在无花果。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba(右上)我们还展示了魅力PDF之间的相关系数gydF4y2Ba问gydF4y2Ba= 100 GeV和可观测到的gydF4y2BaR \ ({{\ mathcal {}}} _ {{\ rm {j}}} ^ {{\ rm {c}}} \)gydF4y2Ba，展示了这种可观察到的东西与局部魅力的高度相关性gydF4y2BaxgydF4y2Ba区域取决于快速仓。很明显，我们的预测与LHCb的测量结果非常一致，特别是对于最高的快度仓，这与所观察到的价峰区域的粲粲PDF高度相关gydF4y2BaxgydF4y2Ba≃gydF4y2Ba0.45，施加内在魅力消失的预测低于3处的数据gydF4y2BaσgydF4y2Ba的水平。因此，这种测量提供了独立的直接证据来支持我们的结果。gydF4y2Ba

我们还确定了这些LHCb的影响gydF4y2BaZgydF4y2Ba+魅力测量上的魅力PDF。由于实验协方差矩阵不可用，我们考虑了两种限制情况，其中总系统不确定性是完全不相关的(gydF4y2BaρgydF4y2Ba_sysgydF4y2Ba= 0)或完全相关(gydF4y2BaρgydF4y2Ba_sysgydF4y2Ba= 1)快速箱之间。在加入LHCb数据前后的4FNS中的魅力PDF(使用任何一种相关模型)，以及从中获得的内在魅力PDF如图所示。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba(分别为中左、右)。频带对PDFU和MHOU都有影响。结果显示完全一致:包括LHCbgydF4y2BaR \ ({{\ mathcal {}}} _ {{\ rm {j}}} ^ {{\ rm {c}}} \)gydF4y2Ba数据保持内在魅力PDF不变，同时适度降低其不确定性。gydF4y2Ba

过去，内在魅力的主要指示来自EMC数据gydF4y2Ba^42gydF4y2Ba深非弹性散射与魅力在最终状态gydF4y2Ba^43gydF4y2Ba．这些数据相对不精确，其准确性经常受到质疑，而且它们是在辐射修正较大的相对较低的尺度上拍摄的。由于这些原因，我们没有将它们纳入我们的基线分析。然而，评估它们的影响是有趣的。结果如图所示。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba(左下)，其中显示了包含EMC数据前后的固有魅力PDF。在LHCb数据的情况下，我们发现完全一致:不变的形状和适度减少的不确定性。gydF4y2Ba

我们可以通过所谓的局部统计显著性(即以总不确定性为单位的内在魅力PDF的大小)来总结我们的结果。如图所示。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba(右下)用于我们对内在魅力的默认确定，以及在包括LHCb之后gydF4y2BaZgydF4y2Ba+魅力或EMC数据，或两者兼有。我们发现内在魅力在2.5处具有局部意义gydF4y2BaσgydF4y2Ba区域内水平为0.3gydF4y2Ba≲gydF4y2BaxgydF4y2Ba≲gydF4y2Ba0.6。这增加到大约3gydF4y2BaσgydF4y2Ba包括EMC或LHCb数据，如果两者都包括，则以上。考虑到EMC和LHCb测量涉及非常不同的物理过程和能量，它们影响的相似性尤其显著。gydF4y2Ba

总之，在这项工作中，我们提供了质子内禀粲夸克的证据。我们的发现解决了过去40年来粒子和核物理学家对核子结构理解中一个基本的悬而未决的问题。通过仔细地解开扰动分量，我们获得了内在魅力的明确证据，结果与模型计算的预期在定性上一致。我们对符咒PDF的确定是由最新高精度LHC数据的间接约束所驱动的，与40年前和最近的EMC符咒生产数据的直接约束完全一致gydF4y2BaZgydF4y2Ba+来自LHCb的前沿区域魅力生产数据。结合所有数据，我们发现内在魅力在大范围内具有局部意义gydF4y2BaxgydF4y2Ba在3上面的区域gydF4y2BaσgydF4y2Ba的水平。我们的研究结果通过广泛的核、粒子和天体粒子物理实验，例如在高亮度LHC(参考文献)中可以获得的实验，激发了对内在魅力的进一步专门研究。gydF4y2Ba^44gydF4y2Ba)和LHCb的固定目标计划(参考。gydF4y2Ba^45gydF4y2Ba)和大型离子对撞机实验(ALICE)gydF4y2Ba^46gydF4y2Ba，到电子-离子对撞机，后(参考。gydF4y2Ba^47gydF4y2Ba)，即前沿物理设施gydF4y2Ba^48gydF4y2Ba还有中微子望远镜gydF4y2Ba^49gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

本工作中采用的确定质子固有魅力含量的策略基于以下观察。没有内在魅力的假设等于假设所有4FNS pdf都是确定的gydF4y2Ba^24gydF4y2Ba使用摄动匹配条件gydF4y2Ba^25gydF4y2Ba就不包括魅力PDF的3FNS PDF而言。然而，这些摄动匹配条件实际上是由一个方阵给出的，该方阵还包含一个3FNS魅力PDF。因此，没有内在魅力的假设相当于假设，如果4FNS PDF被转换回3FNS, 3FNS魅力PDF就会消失。因此，内在魅力的定义是偏离零的3FNS魅力PDF(参考。gydF4y2Ba^21gydF4y2Ba)．请注意，3FNS符咒PDF是纯粹的内在的，4FNS符咒PDF包括一个内在的和一个摄动辐射的成分，但4FNS内在的成分不等于3FNS符咒PDF，因为匹配条件之间重新排列所有的PDF。gydF4y2Ba

内在魅力可以通过以下两个步骤来确定，总结在扩展数据图中。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba．首先，所有PDF(包括魅力PDF)都在4FNS中以输入规模进行参数化gydF4y2Ba问gydF4y2Ba_0gydF4y2Ba并利用NNLO微扰QCD进化到gydF4y2Ba问gydF4y2Ba≠gydF4y2Ba问gydF4y2Ba_0gydF4y2Ba．这些进化的pdf可用于计算物理横截面，也在NNLO，然后将其与实验测量的全球数据集进行比较。我们程序的第一步的结果是在输入参数化尺度下的4FNS pdf的概率分布的蒙特卡罗表示gydF4y2Ba问gydF4y2Ba_0gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

接下来，这个4FNS魅力PDF被转换为一些匹配规模的3FNSgydF4y2Ba问gydF4y2Ba_cgydF4y2Ba．注意两者的选择gydF4y2Ba问gydF4y2Ba_0gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba问gydF4y2Ba_cgydF4y2Ba是无关紧要的——前者是因为摄动演化是可逆的，所以pdf的结果不依赖于参数化尺度的选择gydF4y2Ba问gydF4y2Ba_0gydF4y2Ba；后者因为3FNS的魅力是尺度无关的，所以它不依赖于价值gydF4y2Ba问gydF4y2Ba_cgydF4y2Ba．当然，这两种说法都适用于固定的摄动精度，并且由于缺少高阶修正而被违反。在实践中，我们将pdf参数化gydF4y2Ba问gydF4y2Ba_0gydF4y2Ba= 1.65 GeV，并在与魅力质量相等的尺度上执行反演gydF4y2Ba问gydF4y2Ba_cgydF4y2Ba=gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_cgydF4y2Ba= 1.51 GeV。gydF4y2Ba

尺度独立的3FNS魅力PDF是寻找的内在魅力。gydF4y2Ba

全球QCD分析gydF4y2Ba

4FNS魅力PDF及其相关不确定性是通过NNPDF4.0框架内的全球QCD分析确定的。所有PDF(包括魅力PDF)都在gydF4y2Ba问gydF4y2Ba_0gydF4y2Ba= 1.65 GeV以模型独立的方式使用神经网络，该神经网络使用监督机器学习技术拟合数据。采用蒙特卡洛复制方法，以保证不确定性估计的准确性。具体来说，我们表示4FNS总魅力PDF (gydF4y2Ba\ ({c} ^ {+} = c + c{} \ \酒吧)gydF4y2Ba)与夸克单线态Σ和非单线态相关的输出神经元gydF4y2BaTgydF4y2Ba_15gydF4y2Ba分布(参见参考文献第3.1节)。gydF4y2Ba^3.gydF4y2Ba),如gydF4y2Ba

其中NNgydF4y2Ba_我gydF4y2Ba（gydF4y2BaxgydF4y2Ba,gydF4y2BaθgydF4y2Ba)是gydF4y2Ba我gydF4y2Ba有输入的神经网络的输出神经元gydF4y2BaxgydF4y2Ba和参数gydF4y2BaθgydF4y2Ba,gydF4y2Ba\(\左({\alpha}_{i}，{\beta}_{i}\右)\)gydF4y2Ba是预处理指数。方程的一个重要特征(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba的形状和大小是不使用特定的模型假设gydF4y2BaxgydF4y2BacgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba（gydF4y2BaxgydF4y2Ba,gydF4y2Ba问gydF4y2Ba_0gydF4y2Ba)完全由实验数据确定。因此，我们对4FNS的符咒PDF以及内在符咒的确定是公正的。gydF4y2Ba

神经网络参数gydF4y2BaθgydF4y2Ba在公式中(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)是通过拟合一个广泛的全球数据集来确定的，该数据集由来自各种不同过程的4618个横截面组成，这些横截面是多年来在各种固定目标和对撞机实验中测量的(见参考文献)。gydF4y2Ba^3.gydF4y2Ba一个完整的列表)。扩展数据图。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba的运动学覆盖。gydF4y2BaxgydF4y2Ba,gydF4y2Ba问gydF4y2Ba)这些横截面所覆盖的平面，其中gydF4y2Ba问gydF4y2Ba是刻度，和gydF4y2BaxgydF4y2Ba是对应于前导阶运动学的parton动量分数。其中许多过程对质子的魅力含量提供直接或间接的敏感性。特别重要的约束条件来自gydF4y2BaWgydF4y2Ba而且gydF4y2BaZgydF4y2BaATLAS, CMS和LHCb以及HERA的中性和带电电流深非弹性散射结构函数。输入尺度下的4FNS pdfgydF4y2Ba问gydF4y2Ba_0gydF4y2Ba都与实验测量有关gydF4y2Ba问gydF4y2Ba≠gydF4y2Ba问gydF4y2Ba_0gydF4y2Ba通过NNLO QCD计算，包括深非弹性散射的FONLL-C通用质量格式gydF4y2Ba^20.gydF4y2Ba泛化到允许合适的魅力gydF4y2Ba^4gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

我们已核实(见补充章节)gydF4y2BaCgydF4y2Ba和部分gydF4y2BaDgydF4y2Ba)，确定4FNS魅力PDF方程(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)和随后的3FNS内在魅力PDF在标准模型的方法(PDF参数化基础)、输入数据集和参数(魅力质量)值的变化下都是稳定的。我们还研究了取代当前NNPDF4.0方法学的结果的稳定性gydF4y2Ba^3.gydF4y2Ba使用之前的NNPDF3.1方法gydF4y2Ba^50gydF4y2Ba．结果完全一致。事实上，旧的方法会导致更大的不确定性，对应于内在魅力的局部统计显著性的适度降低，以及在我们当前结果的较小误差范围内的中心值。gydF4y2Ba

内在魅力的消失也被强制执行。在这种情况下，拟合质量显著恶化:的值gydF4y2BaχgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba在拟合魅力时得到的drel - yan和中性电流深非弹性散射数据分别为1.162、1.26和1.22，在固有魅力消失时分别增加到1.198、1.31和1.28。绝对恶化的总gydF4y2BaχgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba因此，当内在魅力消失时是166个单位，对应于2gydF4y2BaσgydF4y2Ba效果单位为gydF4y2Ba\ \(σ{}_{{\气}^{2}}= \√6 {2 {n} _ {{\ rm {dat}}}} \)gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

计算3FNS魅力PDFgydF4y2Ba

由全局分析确定的与4FNS魅力PDF相关的概率分布的蒙特卡洛表示包含一个混合了扰动产生的贡献的内在成分，后者在中变得更大gydF4y2BaxgydF4y2Ba≲gydF4y2Ba0.1区域为标度gydF4y2Ba问gydF4y2Ba是增加了。为了提取内在成分，我们将pdf转换为尺度上的3FNSgydF4y2Ba问gydF4y2Ba_cgydF4y2Ba=gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_cgydF4y2Ba= 1.51 GeV使用EKO，一个Python开源PDF进化框架(见补充部分)gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)．在其当前的实现中，EKO执行pdf的QCD演化到任何规模的NNLO。为了当前的分析，NgydF4y2Ba^3.gydF4y2Ba利用参考结果，实现了LO匹配条件。gydF4y2Ba^{26gydF4y2Ba，gydF4y2Ba27gydF4y2Ba，gydF4y2Ba28gydF4y2Ba，gydF4y2Ba29gydF4y2Ba，gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba31gydF4y2Ba，gydF4y2Ba32gydF4y2Ba，gydF4y2Ba33gydF4y2Ba，gydF4y2Ba34gydF4y2Ba}为gydF4y2Ba\ ({\ mathcal {O}}({\α}_ {{\ rm{年代}}}^ {3})\)gydF4y2Ba算子矩阵元素，使得从3FNS到4FNS的正变换和逆变换可以高一个阶进行。NgydF4y2Ba^3.gydF4y2BaLO对匹配条件的贡献是整个N的一个子集gydF4y2Ba^3.gydF4y2BaLO项，将需要执行PDF确定到一个更高的扰动阶，也将包括NgydF4y2Ba^3.gydF4y2BaLO对QCD演化的贡献目前尚不清楚。因此，我们的结果具有NNLO精度，我们可以使用NgydF4y2Ba^3.gydF4y2Ba劳工处对gydF4y2Ba\ ({\ mathcal {O}}({\α}_ {{\ rm{年代}}}^ {3})\)gydF4y2Ba对重夸克匹配条件的修正只是作为估计缺失高阶的大小的一种方法。事实上，这些修正对微扰生成的分量有非常显著的影响(见补充部分)gydF4y2BaBgydF4y2Ba)．它们变得很大gydF4y2BaxgydF4y2Ba≲gydF4y2Ba0.1，与魅力PDF的扰动分量占主导的区域重合，而内在魅力占主导的价区相对较小。gydF4y2Ba

ZgydF4y2Ba与魅力标签喷气机相关的生产gydF4y2Ba

生产gydF4y2BaZgydF4y2Ba玻色子与魅力标记的喷流(或者与已识别的喷流)相关联gydF4y2BaDgydF4y2Ba介子)在大型强子对撞机(LHC)中对质子的粲态含量直接敏感gydF4y2BaggydF4y2BacgydF4y2Ba→gydF4y2BaZgydF4y2BacgydF4y2Ba部分散射过程。在LHCb验收所涵盖的正向快度上测量这一过程提供了对大-的访问gydF4y2BaxgydF4y2Ba预计内在贡献占主导地位的地区。这与ATLAS和CMS的相应测量结果形成了鲜明对比，后者只有在相当大的值时才会对内在魅力敏感gydF4y2Ba\ ({p} _ {{\ rm {T}}} ^ {Z} \)gydF4y2Ba比目前实验上能得到的要多。gydF4y2Ba

我们已经得到了理论预测gydF4y2BaZgydF4y2Ba+魅力生产在LHCb与NNPDF4.0，基于NLO QCD计算，使用powhg - box接口到Pythia8与Monash 2013调阵雨，强子化和潜在事件。验收要求和事件选择遵循LHCb分析，其中，魅力喷射被定义为那些反gydF4y2BakgydF4y2Ba_TgydF4y2BaRgydF4y2Ba= 0.5个喷流，其中包含一个重建的符咒强子。有魅力标签和没有标签的比例gydF4y2BaZgydF4y2Ba+喷射事件可以与LHCb测量结果进行比较gydF4y2Ba

作为函数gydF4y2BaZgydF4y2Ba玻色子速度gydF4y2BaygydF4y2Ba_ZgydF4y2Ba(见补充部分)gydF4y2BaGgydF4y2Ba详情)。速度越快gydF4y2BaygydF4y2Ba_ZgydF4y2Ba，魅力动量值越高gydF4y2BaxgydF4y2Ba被探测。此外，我们还通过贝叶斯重加权将LHCb测量纳入全局PDF确定中(参见补充部分)gydF4y2BaGgydF4y2Ba)．gydF4y2Ba