[論文レビュー] Constraints on the onset of color transparency from quasi-elastic $^{12}$C$(e,e'p)$ up to $Q^2=\,14.2\,$(GeV$/c)^2$

D. Bhetuwal, J. Matter+88 more|arXiv (Cornell University)|May 26, 2022

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 1

ひとこと要約

本研究では、ジェファーソンラボのハリーキューブで、Q²が14.2 (GeV/c)²に達するまでの12Cにおける準弾性 (e,e′p) 散乱を用いて、色透明性の検証が行われた。核透明性および陽子の欠落運動量分布の非対称性を測定した結果、色透明性の始まりの証拠は得られず、標準的な核物理モデルの予測を確認した。

ABSTRACT

Quasi-elastic scattering on $^{12}$C$(e,e'p)$ was measured in Hall C at Jefferson Lab for space-like 4-momentum transfer squared $Q^2$ in the range of 8--14.2\,(GeV/$c$)$^2$ with proton momenta up to 8.3\,GeV/$c$. The experiment was carried out in the upgraded Hall C at Jefferson Lab. It used the existing high momentum spectrometer and the new super high momentum spectrometer to detect the scattered electrons and protons in coincidence. The nuclear transparency was extracted as the ratio of the measured yield to the yield calculated in the plane wave impulse approximation. Additionally, the transparency of the $1s_{1/2}$ and $1p_{3/2}$ shell protons in $^{12}$C was extracted, and the asymmetry of the missing momentum distribution was examined for hints of the quantum chromodynamics prediction of Color Transparency. All of these results were found to be consistent with traditional nuclear physics and inconsistent with the onset of Color Transparency.

研究の動機と目的

• 高運動量の準弾性 (e,e′p) 散乱を用いて、12Cにおけるバリオンの色透明性の始まりをテストすること。
• Q²を14.2 (GeV/c)²まで変化させた核透明性の測定を通じて、色透明性への遷移を調べること。
• 平行運動学における欠落運動量分布の非対称性を検討し、色透明性の兆候を特定すること。
• 実験結果を平面波インパルス近似（PWIA）および非摂動的QCDモデルと比較すること。
• 色透明性などの追加反応機構を除外し、標準的な最終状態相互作用効果を支持すること。

提案手法

• ジェファーソンラボのハリーキューブで、高運動量分光器（HMS）と新しい超高運動量分光器（SHMS）を用いて、12Cの準弾性 (e,e′p) 散乱を実施し、電子および陽子の一致検出を実現した。
• Q²を8–14.2 (GeV/c)²の範囲で測定し、陽子の運動量は最大8.3 GeV/cに達した。
• 核透明性を、測定された断面積と平面波インパルス近似（PWIA）の予測値との比として抽出した。
• 平行運動学において、運動量移動ベクトルqに沿った方向および反対方向の欠落運動量分布の非対称性を分析した。
• 検出器応答およびバックグラウンド効果をモデル化するために、SIMCモンテカルロシミュレーションを用いた。
• 詳細な検出器シミュレーションおよび実験キャリブレーションを用いて、運動学的再構成および効率補正を実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Q² > 8 (GeV/c)²の領域で、12C(e,e′p)における核透明性が色透明性の始まりと整合する上昇を示すか？
• RQ2 運動量移動ベクトルqの方向に、陽子が点状の配置（PLC）を示す兆候となる明確な欠落運動量分布の非対称性が観測されるか？
• RQ3 データは色透明性メカニズムを支持するか、それとも標準的な核物理における最終状態相互作用によってより良く説明されるか？
• RQ4 測定された透明性が、Q²の全範囲（14.2 (GeV/c)²まで）で平面波インパルス近似（PWIA）と整合しているか？
• RQ5 データは、色透明性や多クォーク最終状態などの異常なメカニズムを除外できるか？

主な発見

• 12C(e,e′p)における核透明性は、Q²が8から14.2 (GeV/c)²の全範囲で平面波インパルス近似（PWIA）と整合している。
• 高Q²領域で透明性の顕著な上昇は観測されず、色透明性の始まりの予測とは矛盾する。
• 欠落運動量分布の非対称性は、PWIAシミュレーションと整合しており、運動量移動ベクトルqの方向に増幅は認められない。
• 1s1/2および1p3/2殻の陽子における測定透明性は、標準的な核物理的期待とずれを示さない。
• すべての結果は、色透明性の始まりと整合せず、むしろ従来の最終状態相互作用モデルを支持する。
• データは、平行運動学条件下における12C(e,e′p)における色透明性や他の反応機構を除外できる。