[論文レビュー] Exclusive Vector Meson Production and Deeply Virtual Compton Scattering at HERA

A. Bruni, X. Janssen+1 more|ArXiv.org|Dec 2, 2008

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、HERAにおける排他的なベクトルメソン生成および深くバリエーションのあるコムプトン散乱（DVCS）をレビューし、H1およびZEUSのデータを用いて広い運動的領域でQCDモデルを検証する。微小なQCD（pQCD）と$ k_t $-非統合グルーオン分布および一般化されたパートン分布（GPDs）を用いたモデルが、特に高$ Q^2 $および大$ |t| $領域でデータをよく記述しており、BFKL進化およびハード分散的特徴が顕著に現れる。

ABSTRACT

Exclusive vector meson production and deeply virtual Compton scattering are ideally suited reactions for studying the structure of the proton and the transition from soft to hard processes. The main experimental data obtained at HERA are summarised and presented in the light of QCD approaches.

研究の動機と目的

• HERAにおける排他的なベクトルメソン生成およびDVCSを用いて、QCDにおけるソフト分散からハード分散への遷移を理解すること。
• 微小なQCDアプローチ（ドライプ因子化およびGPDsを用いた共線因子化）が、さまざまな運動的領域で有効であるかどうかを検証すること。
• スピン密度行列要素および偏光振幅を用いて、グルーオン分布およびパートンの横運動量相関の役割を解明すること。
• 両端にハードスケールを持つグルーオンラダーにおいて、BFKLおよびDGLAP進化方程式が大$ |t| $分散過程にどの程度適用可能であるかを評価すること。
• ベクトルメソンの波動関数構造および高エネルギー散乱における非摂動的効果の影響を解き明かすこと。

提案手法

• HERAのH1およびZEUSから得られた排他的なベクトルメソン生成（$ e+p \to e+VM+Y $）およびDVCS（$ e+p \to e+\gamma+Y $）のデータを用いる。
• ドライプ因子化形式を用いて、$ q\bar{q} $のフラクチュエーション、ドライプ-プロトン散乱、および最終状態のVMへの再結合を記述する。
• 一般化されたパートン分布（GPDs）を用いた共線因子化を用い、ハードスケール（$ Q^2 $）とプロトン構造（横運動量およびスケーリング効果を含む）を分離する。
• $ k_t $-非統合グルーオン分布およびBFKL/DGLAP進化方程式を用いて、実験的断面積および$ t $-分布をpQCD予測と比較する。
• スピン密度行列要素および偏光振幅を分析し、位相差および実部・虚部の$ W $-依存性を抽出する。
• DVCSおよびインクリューシブ構造関数データを同時にフィットしてGPDを抽出し、理論的モデルがデータにどの程度適合するかを検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 排他的なベクトルメソン生成およびDVCSの$ Q^2 $、$ W $、$ t $-依存性は、ソフトQCDプロセスからハードQCDプロセスへの遷移をどの程度制限するか？
• RQ2 $ k_t $-非統合グルーオン分布およびGPDベースの計算は、測定された断面積および偏光振幅をどの程度よく記述するか？
• RQ3 特に横偏光光子および大スケールのドライプに対して、非摂動的効果は軽いベクトルメソン生成にどのような役割を果たすか？
• RQ4 両端にハードスケールを持つグルーオンラダーにおいて、BFKLおよびDGLAP進化方程式は大$ |t| $生成をどの程度よく記述するか？
• RQ5 測定されたスピン密度行列要素は、排他的プロセスにおける前方振幅の相対的位相および$ W $-依存性をどの程度明らかにするか？

主な発見

• $ |t| > 2~{\rm GeV}^2 $ における$ J/\psi $および$ \rho $の光生成の$ t $-依存性は、固定$ \alpha_s $を用いたBFKL pQCD計算でよく記述されており、べき乗則に従う。
• $ |t| > 2~{\rm GeV}^2 $ において、有効なレッジ軌道の勾配$ \alpha' $は、$ \rho $、$ \phi $、$ J/\psi $に対してゼロまたはわずかに負であることが一致する。
• BFKL進化は、大$ |t| $領域における断面積の$ W $-依存性を正しく記述するが、DGLAPは失敗する。これは、この領域でハードスケール支配が成立していることを示唆する。
• $ Q^2 \lesssim 10-20~{\rm GeV}^2 $ 範囲では、縦断面積と横断面積の比$ R $は$ W $-依存性を示さない。これは、有限サイズ効果により$ z $が$ 1/2 $からずれる傾向にあることを示唆する。
• $ T_{00} $ および $ T_{11} $ の偏光振幅間に顕著な位相差が観測され、実部と虚部の$ W $-依存性が異なることが示された。
• GPDベースの計算および$ k_t $-非統合グルーオン分布は、$ Q^2 $および$ W $の全範囲でデータをよく記述しており、分散的プロセスにおけるこれらの手法の有効性が裏付けられた。