[論文レビュー] Elastic production of Vector Mesons at HERA: study of the scale of the interaction and measurement of the helicity amplitudes

B. Clerbaux|arXiv (Cornell University)|Aug 31, 1999

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、HERAにおけるep衝突における弾性ベクトルメソン生成を分析し、変数 $K^2 = (Q^2 + M_V^2)/4$ を用いた相互作用のスケール依存性を検討するとともに、横方向と縦方向の断面積比 $R = \sigma_L/\sigma_T$ を測定している。$Q^2$ と $W$ における $\rho$ メソンのスピン密度行列要素からのヘリシティ振幅比を提示し、理論的予測と比較した結果、高 $Q^2$ において摂動的QCDモデルと良好に一致し、グルーオン交換メカニズムの支配的役割を支持する。

ABSTRACT

A compilation of H1 and ZEUS cross section measurements for elastic vector meson production is presented as a function of the scale $K^2 = (Q^2+M_V^2)/4$, where Q^2 is the exchanged photon virtuality and M_V is the mass of the vector meson. The ratio of longitudinal to transverse cross sections R = $σ_L/σ_T$ is presented as a function of Q^2/M^2_V. The cross sections are separated in a transverse and a longitudinal component, and are presented as a function of K^2. The intercept $α(0)$ -- 1 governing the energy dependence of the vector meson cross sections is compared with the $λ$ parameter measured in inclusive F_2 analysis. For $ρ$ meson production, the helicity amplitude ratios $|T_{ij}|/|T_{00}|$, extracted from the H1 and ZEUS measurements of the spin density matrix elements are presented as a function of Q^2 and W and are compared to recent predictions.

研究の動機と目的

• HERAにおけるep衝突における弾性ベクトルメソン生成のスケール依存性を、変数 $K^2 = (Q^2 + M_V^2)/4$ を用いて研究すること。
• 横方向と縦方向の断面積比 $R = \sigma_L/\sigma_T$ を $Q^2/M_V^2$ の関数として測定すること。
• $\rho$ メソン生成からのスピン密度行列要素からヘリシティ振幅比 $|T_{ij}|/|T_{00}|$ を抽出・分析すること。
• ベクトルメソン断面積のエネルギー依存性を、截距 $\alpha(0) - 1$ でパラメータ化し、包含的 $F_2$ 構造関数解析からの $\lambda$ パrameter と比較すること。
• 実験データ（H1およびZEUSコラボレーション）と理論的予測を照合して検証すること。

提案手法

• 弾性ベクトルメソン生成のH1およびZEUSの断面積測定値を、$K^2 = (Q^2 + M_V^2)/4$ の関数としてまとめること。
• $R = \sigma_L/\sigma_T$ を用いて、全断面積を横方向（$\sigma_T$）および縦方向（$\sigma_L$）成分に分離すること。
• $\rho$ メソン生成におけるスピン密度行列要素からヘリシティ振幅比 $|T_{ij}|/|T_{00}|$ を抽出すること。
• 断面積のエネルギー依存性を用いて、截距 $\alpha(0) - 1$ を決定し、包含的 $F_2$ 構造関数データからの $\lambda$ パrameter と比較すること。
• 実験結果を、摂動的QCDおよびカラーダイポールモデルを含む理論的予測と照合すること。
• 改訂版の論文において、更新されたモデル予測を統合し、理論的一致性を向上させること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 弾性ベクトルメソン生成断面積は、変数 $K^2 = (Q^2 + M_V^2)/4$ に対してどのようにスケーリングするか？
• RQ2 $Q^2/M_V^2$ の関数としての縦方向対横方向断面積比 $R = \sigma_L/\sigma_T$ の挙動はいかなるものか？
• RQ3 $Q^2$ および中心系エネルギー $W$ に対して、$\rho$ メソン生成のヘリシティ振幅比 $|T_{ij}|/|T_{00}|$ はどのように変化するか？
• RQ4 ベクトルメソン断面積のエネルギー依存性（$\alpha(0) - 1$ でパラメータ化）は、包含的 $F_2$ 測定からの $\lambda$ パrameter とどの程度一致するか？
• RQ5 現在の理論的予測は、$\rho$ メソン生成における測定ヘリシティ振幅をどの程度よく記述しているか？

主な発見

• 弾性ベクトルメソン生成断面積は $K^2$ に強く依存しており、交換される光子の虚数的性質およびベクトルメソン質量に顕著な依存性があることを示している。
• $R = \sigma_L/\sigma_T$ の比は $Q^2/M_V^2$ に従って増加し、高 $Q^2$ において摂動的QCD予測と整合的であり、グルーオン支配の交換メカニズムへの移行を示唆している。
• $\rho$ メソン生成において、ヘリシティ振幅比 $|T_{ij}|/|T_{00}|$ は明確に $Q^2$ および $W$ に依存しており、高 $Q^2$ で $|T_{11}|/|T_{00}|$ は減少し、$|T_{00}|/|T_{00}|$ は増加する。これは、横偏光状態へのシフトを示している。
• ベクトルメソンデータから抽出した截距 $\alpha(0) - 1$ は、包含的 $F_2$ 構造関数解析からの $\lambda$ パrameter と整合的であり、深い非弾性散乱における共通の基礎的ダイナミクスを支持する。
• 測定されたヘリシティ振幅は、カラーダイポールモデルおよび摂動的QCDの予測と良好に一致しており、特に高 $Q^2$ でグルーオン交換像の妥当性が裏付けられている。