[論文レビュー] Chiral Mechanisms Leading to Orbital Quantum Structures in the Nucleon

Dennis Sivers|ArXiv.org|Apr 13, 2007

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 9被引用数 8

ひとこと要約

本稿は、ゲルゴリ＝マノハールの手術的クォーク模型を用いて、バリオン内のクォークおよびグルーオンの軌道的量子構造を探索することで、バリオン内のキラル力学を調査する。クォークのフレーバーにわたる軌道的構造関数およびボア＝ムルダース関数の正規化条件を導出し、キラル対称性と色閉じ込めがバリオンの内部構造をどのように共同で決定するかを明らかにする。この結果、コリンズ関数や反クォークの軌道的分布に関連する知見が得られる。

ABSTRACT

Color confinement and chiral symmetry specify some important territory for the study of hadronic physics. Any hadron can be defined as a color-singlet composite system of qurks and gluons, the fundamental fields of qcd, while the landscape of the hadronic spectrum is dominated by the fact that two quark flavors, u and d, are characterized by masses small compared to the fundamental scale of this theory. Measurements sensitive to the orbital angular momenta of the color constituents of the nucleon display the interplay of chiral dynamics and confinement in a unique manner. This pageant can be explored by an evaluation, within the context of the Georgi-Manohar chiral quark model, of the normalization of the orbital structure functions and the normalization of the Boer-Mulders functions for different quark flavors. The resolution structures in the chiral quark model represent an evaluation of Collins functions for a confined system defined by the quantum numbers of the nucleon in the constituent quark model. The orbital structure functions for antiquarks can also be specified within the basic framework of this approach while the normalization of the gluon orbital structure function requires some additional assumptions.

研究の動機と目的

• キラル対称性と色閉じこめがバリオン内のクォークおよびグルーオンの軌道的角運動量構造をどのように共同で決定するかを理解すること。
• ジョルジ＝マノハールの手術的クォーク模型において、異なるクォークフレーバーの軌道的構造関数およびボア＝ムルダース関数の正規化を評価すること。
• 反クォークの軌道的構造を含むフレームワークを拡張し、グルーオンがバリオンの量子的構造において果たす役割を評価すること。
• このキラルメカニズムが、閉じ込められた、色 singlet 系におけるコリンズ関数の記述に与える影響を検討すること。
• バリオン内の軌道的角運動量に敏感な実験的測定を解釈するための理論的基盤を確立すること。

提案手法

• バリオンをクォークおよびグルーオンの色 singlet 組み合わせとして記述する理論的枠組みとして、ジョルジ＝マノハールの手術的クォーク模型を用いる。
• バリオンの外的クォークおよび反クォークの軌道的構造関数の正規化係数をモデルを用いて計算する。
• キラルダイナミクスおよびスピン-軌道相関を考慮した、異なるクォークフレーバーのボア＝ムルダース関数を評価する。
• モデルがゲージ自由度を直接記述できないという限界を踏まえ、グルーオンの軌道的構造関数にかかる制約を追加の仮定を通じて導出する。
• モデル内の分解能構造を分析し、閉じ込められたハドロン系におけるコリンズ関数の挙動を推測する。
• 構成クォーク模型におけるバリオンの量子数を考慮し、軌道波動関数の境界条件を定義する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 キラルダイナミクスと閉じ込めが、バリオン内のクォークの軌道的角運動量構造にどのように影響を与えるか。
• RQ2 手術的クォーク模型において、異なるクォークフレーバーにわたる軌道的構造関数およびボア＝ムルダース関数の正規化条件は何か。
• RQ3 ジョルジ＝マノハールの手術的クォーク模型内で、反クォークの軌道的構造を一貫してどのように記述できるか。
• RQ4 モデルがグルーオンの軌道的構造関数の正規化に課す制約は何か。
• RQ5 キラルクォーク模型が、閉じ込められたハドロン系におけるコリンズ関数の特徴をどの程度再現できるか。

主な発見

• クォークおよび反クォークの軌道的構造関数の正規化は、キラルクォーク模型によって決定され、異なるクォークフレーバーで異なる値をとる。
• アップおよびダウンクォークのボア＝ムルダース関数は、キラル対称性の破れ効果により、正規化が異なることが判明した。
• モデルは反クォークの軌道的構造を一貫した枠組みで記述可能であるが、外的クォークほど直接的な制御は得られない。
• グルーオンの軌道的構造関数の正規化は、追加の仮定なしには特定できないため、現在の手法の限界を示している。
• モデル内の分解能構造は、バリオンの量子数を持つ閉じ込められた系におけるコリンズ関数の期待される挙動と整合的である。
• キラルダイナミクスと閉じこめの相乗作用が、バリオンの軌道的量子構造を形作る上で不可欠であることが示された。