[論文レビュー] Forms of Relativistic Dynamics, Current Operators and Deep Inelastic Lepton-Nucleon Scattering

Felix M. Lev|ArXiv.org|May 24, 1995

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、深く弾性レプトン-核子散乱の文脈において、相対論的力学の3つの形式（点形式、瞬間形式、フロント形式）における現在の演算子とインパルス近似の整合性を分析する。唯一、点形式がインパルス近似においてローレンツ不変性、CPT対称性、ユニタリティを保持することを示し、フロント形式における部分子モデルの和則が、相対論的対称性と根本的に不整合であるため、実験データを過大評価していることの理由を説明する。

ABSTRACT

The three well-known forms of relativistic dynamics are unitarily equivalent and the problem of constructing the current operators can be solved in any form. However the notion of the impulse approximation is reasonable only in the point form. In particular, the parton model which is the consequence of the impulse approximation in the front form is incompatible with Lorentz invariance, P invariance and T invariance. The results for deep inelastic scattering based on the impulse approximation in the point form give natural qualitative explanation of the fact that the values given by the parton model sum rules exceed the corresponding experimental quantities.

研究の動機と目的

• 異なる相対論的力学の形式における現在の演算子の物理的整合性を明確化すること。
• 相対論的力学の点形式、瞬間形式、フロント形式において、インパルス近似の妥当性を調査すること。
• 深く弾性散乱における部分子モデルの和則と実験データの乖離を解消すること。
• フロント形式における部分子モデルがローレンツ不変性、P対称性、T対称性を破ることを確立すること。
• この文脈において、インパルス近似の整合的でユニタリでローレンツ不変な定式化を提供するのは唯一点形式であることを示すこと。

提案手法

• 点形式、瞬間形式、フロント形式という3つの標準的相対論的力学形式のユニタリ同値性を分析する。
• 相対論的場の理論と正準量子化手順を用いて、各形式における現在の演算子を構築する。
• 深く弾性レプトン-核子散乱における現在の演算子の行列要素に対して、各形式でインパルス近似を適用する。
• 得られた構造関数のローレンツ、C、P、T 対称性における変換性を評価する。
• 各形式におけるインパルス近似の予測を、部分子モデルの和則と実験データと比較する。
• 群論的および代数的手法を用いて、現在の演算子が相対論的不変性と整合しているかを評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜ部分子モデルの和則は、深く弾性散乱において実験値を過大評価するのか？
• RQ2 インパルス近似は、相対論的力学のすべての形式においてローレンツ不変性と整合しているのか？
• RQ3 点形式、瞬間形式、フロント形式の中では、どの形式が深く弾性散乱における現在の演算子の整合的でユニタリな定式化を提供するのか？
• RQ4 フロント形式におけるローレンツ対称性の破れが部分子モデルに与える影響は何か？
• RQ5 力学的形式の選択が、現在の演算子およびそれらから得られる構造関数の妥当性にどのように影響するのか？

主な発見

• インパルス近似は、相対論的力学の点形式でのみ物理的に整合的である。
• フロント形式で得られるインパルス近似からの部分子モデルは、ローレンツ不変性、P対称性、T対称性を破る。
• 部分子モデルの和則が実験データを過大評価する原因は、フロント形式のインパルス近似が相対論的対称性と根本的に不整合であることに起因する。
• 唯一、点形式が現在の演算子がユニタリであり、ポincare群の変換に正しく従うことを保証する。
• 点形式のインパルス近似から得られる結果は、和則と実験の乖離を自然に定性的に説明する。
• 3つの相対論的力学の形式はユニタリに同値であるが、現在の演算子や近似の物理的解釈と整合性は、選択された形式に強く依存する。