[論文レビュー] Behavior of sigma(gamma p) at Large Coherence Lengths

A. Caldwell|ArXiv.org|Feb 6, 2008

Optical and Acousto-Optic Technologies参考文献 2被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、Bayesianフィットを用いて小x固定標的にてHERAのデータを解析し、大規模なコherence長における光子-陽子断面積σ^γPの挙動を調査する。2Pomeronにインspiredされたパラメータ化がデータを最もよく再現し、高Q²におけるλ_effの平坦化が示され、l ≥ 10⁷ fmでσ^γPがQ²に依存しなくなる可能性があることが示唆される—これは初期の光子フラクチュエーションの記憶を失うことを示している。

ABSTRACT

Various parametrizations of sigma(gamma p) are tried out on the small-x fixed target and HERA data. A two-Pomeron type parametrization is found to give the best reproduction of the data. The data indicate that the value of lambda(eff) for parametrizations of the form sigma(gamma p)~l^lambda(eff) approaches a constant value at high Q^2. The extrapolated values of sigma(gamma p) to very long coherence lengths are found to cross in some parametrizations for l>10^7 fm, indicating the possibility that sigma(gamma p) becomes Q^2 independent at large values of the coherence length l.

研究の動機と目的

• 実験的データを用いて、σ^γPのコherence長lおよび仮想性Q²に関する関数的形を特定すること。
• 非常に大きなコherence長においてσ^γPがQ²に依存しなくなるかどうかを検証し、初期の光子フラクチュエーションの記憶を失うことを示唆すること。
• 固定標的およびHERA実験の小xデータへのフィットを比較することにより、D、2P、BHタイプのパラメータ化の中で最も正確なものを特定すること。
• 高Q²におけるλ_effの平坦化が、小x深エネルギーシンチレーション散乱の背後にある物理学に与える影響を評価すること。

提案手法

• E665、NMC、H1、ZEUSの小xデータに複数のσ^γPのパラメータ化をBayesianマルコフ連鎖モンテカルロ（MCMC）解析でフィットする。
• コherence長l = ℏc / (2xM_P)を主な変数として用い、陽子静止系における直感的な解釈を可能にするために、Bjorken-xの代わりに使用する。
• 主な3つのパラメータ化をテストする：D（対数的l依存性）、2P（2Pomeronにインスパイアされた）、BH（Buchmüller-Haidtにインスパイアされた）、いずれもM²/(Q² + M²)によるQ²依存性を組み込む。
• σ^γP ∝ l^λ_effの有効べき乗指数λ_effを定義し、固定Q²におけるl依存性の増加率を定量化する。
• QED放射補正およびF_L寄与を、ガウス分布をとるパrameterを持つ柔軟なf(y) = 1 + a/y + by²関数を用いて補正する。
• l ≥ 10⁷ fmへの外挿を実施し、特にDおよび2Pパラメータ化においてσ^γPがQ²に依存しなくなるかをテストする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非常に大きなコherence長lにおいてσ^γPはQ²に依存しなくなるか？
• RQ2 D、2P、BHのうち、どのパラメータ化が全lおよびQ²範囲において小xデータを最もよく記述するか？
• RQ3 高Q²において有効指数λ_effが平坦化するか？これはσ^γPのl依存性の飽和または逆転を示唆するか？
• RQ4 大規模なlにおける観察された挙動は、光子が初期状態の構成を失うことを解釈できるか？

主な発見

• 2Pomeron（2P）パラメータ化が小xデータに最もよくフィットし、DおよびBH形式を上回る。
• λ_effは高Q²で減少し、定数値に近づくことから、σ^γPのl依存性が平坦化していることが示唆される。
• Dパラメータ化において、Q₀² = M²のときl ≥ 10⁷ fmでσ^γPがQ²に依存しなくなり、初期の光子フラクチュエーションの記憶を失う可能性がある。
• 2Pパラメータ化においても、大規模なlにおいてQ²に依存しない傾向が見られ、λ_effの平坦化と整合的である。
• BHパラメータ化は低Q²および高Q²の両方でデータの傾向を再現できないため、この運動量領域には不適切である。
• 将来の高精度なHERAIIおよびEICデータにより、λ_effの平坦化および大規模なlにおけるQ²に依存しない挙動が確認または否定される見込みである。