[論文レビュー] Charge asymmetry in the photonic production of charmed mesons

A. Berezhnoy, A. K. Likhoded|arXiv (Cornell University)|Jun 13, 2005

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、COMPASSにおけるcharm光生成で観測されたD*およびDsメソン生成の電荷非対称性を、charmクォークの摂動的再結合によって説明する。非再結合のcharmクォークと初期プロトンのバリオンクォークとの干渉が顕著な非対称性を生じる。モデルはDs+対Ds−生成における約0.57–0.64の大きな非対称性を予測し、再結合モデルの不確実性に対して頑健である。

ABSTRACT

Charge asymmetries for the charm meson production ($D^{*+}$--$D^{*-}$, $D^{*0}$--$\bar D^{*0}$ and $D^+_s$--$\bar D^-_s$) have been estimated for the COMPASS kinematic conditions in the framework of perturbative recombination model. Mass corrections have been taken into account in the calculations. The large asymmetry for $D^+_s$--$\bar D^-_s$ production has been predicted.

研究の動機と目的

• チャームメソン生成における実験的に観測された電荷非対称性を説明すること、特にpQCD因子化が失敗する光生成断面積領域で。
• 摂動的QCD予測と実験データの乖離、すなわちD*およびDsメソン生成において非ゼロの非対称性が観測されることを説明すること。
• 低横運動量領域における因子化定理の破れに寄与する非再結合のcharmクォークと軽クォークの寄与を調査すること。
• バリオンクォークの相互作用と干渉効果が、初期プロトンに strange クォークを含まないにもかかわらずDsメソン生成における電荷非対称性に与える影響を定量化すること。

提案手法

• charmクォークのハドロン化を記述するために摂動的再結合モデル（PRM）を採用し、質量 ~300 MeV の軽クォークを赤外切断として含める。
• 非摂動的効果を重クォーク伝播関数の極を通じてモデル化するため、f_{c→D(*)} ∝ αs²⟨O(3S1)⟩/(mq²mc) × I(zD, r)（r = mq/mc）に比例する断面積関数を導入する。
• ハドロン残渣からの軽クォークとcクォーク断面積からのクォーク間の干渉項を含む、修正された因子化アプローチを用いる。
• γg、γq、およびcクォーク生成過程の断面積を計算し、σ_{γq}^{D*+}およびσ_{γq}^{c}項を通じて非対称性式に統合する。
• 2つの断面積モデル（1つ目は全運動量移動を仮定、2つ目はKartvelishvili断面積）を用いて非対称性を評価する。
• 非再結合cクォークとグルーオン融合の寄与を含む非対称性式（式12および13）を導出し、実験的断面積確率による正規化を行う。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜCOMPASS実験では、pQCD予測が対称的スペクトルを示すにもかかわらず、D*およびDsメソン生成で顕著な電荷非対称性が観測されるのか？
• RQ2 摂動的再結合モデルは、因子化定理に依存せずに観測された非対称性をどの程度説明できるのか？
• RQ3 軽クォーク質量と干渉効果の取り入れが、Dsメソン生成における予測非対称性にどのように影響するのか？
• RQ4 初期プロトンに strange クォークを含まないにもかかわらず、なぜDs+メソンの非対称性が大きくかつ頑健なのか？
• RQ5 非再結合charmクォークの断面積関数に関する仮定に、非対称性予測はどの程度敏感か？

主な発見

• 摂動的再結合モデルは、Ds+ 対 Ds− 生成における大きな電荷非対称性を予測し、断面積モデルに依存してA^{D_{s}^{+}} ≈ 0.57（ケース1）およびA^{D_{s}^{+}} ≈ 0.64（ケース2）の値を示す。
• D*+ 対 D*- 生成における非対称性は小さい。A^{D^{*+}} ≈ -0.03（ケース1）およびA^{D^{*+}} ≈ -0.17（ケース2）であり、断面積詳細に弱い依存性を示す。
• Ds+ 非対称性は、非再結合charmクォークの断面積モデルの不確実性に対して頑健であり、信頼できる予測である。
• モデルは、初期プロトンが strange クォークを含まないにもかかわらず、再結合中に追加のcクォークが生成され、それがDs+メソンにハドロン化することによって非対称性を説明する。
• 非対称性は、初期プロトンのバリオンクォークの後退散乱に起因し、低PT領域で非自明な干渉と非因子化寄与が生じる。
• 低横運動量領域では、強い干渉と補正項 ~mc²/pT⁶ により、標準的因子化が破れる。特に大x領域で顕著である。