[論文レビュー] Generalized parton distributions and the structure of the nucleon

S. Boffi, B. Pasquini|arXiv (Cornell University)|Nov 16, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 255被引用数 131

ひとこと要約

このレビューでは、一般化部分子分布（GPDs）を、クォークとグルーオンの三浦的構造を統合的に記述するフレームワークとして提示している。深くバケーションされたコムプトン散乱（DVS）のような排他的過程を通じて、クォークとグルーオンの運動量および空間的相関にアクセスすることで、GPDsは全クォークおよびグルーオンの角運動量を抽出可能となり、従来の部分子分布を超えた、ヌクレオンスピンおよび構造の包括的画像を提供する。

ABSTRACT

Generalized parton distributions have been introduced in recent years as a suitable theoretical tool to study the structure of the nucleon. Unifying the concepts of parton distributions and hadronic form factors, they provide a comprehensive framework for describing the quark and gluon structure of the nucleon. In this review their formal properties and modeling are discussed, summarizing the most recent developments in the phenomenological description of these functions. The status of available data is also presented.

研究の動機と目的

• ヌクレオン構造の文脈における一般化部分子分布（GPDs）の包括的な理論的および現象論的概要を提供すること。
• 非対角行列要素を用いた、部分子分布と電磁形式因子の記述を統一するフレームワークを構築すること。
• GPDsがヌクレオン内での部分子の三次元的空間的および運動量的相関にどのようにアクセスできるかを検討すること。
• 最近の現象論的モデルおよびGPDsに関する実験データの状況を要約すること。
• GPDsがヌクレオン内でのクォークおよびグルーオンの全角運動量を決定する上で重要な役割を果たすことを強調すること。

提案手法

• 光線座標量子化におけるトレース2次演算子の非対角行列要素に基づく形式的枠組みで、GPDsによってパrameter化される。
• 異なる部分子スピン状態間の遷移を記述するための光線座標ヘリシティ振幅の使用。
• クォークおよびグルーオンの場強度演算子の行列要素からGPDsを導出する。これには、非極化およびスピン反転成分が含まれる。
• パリティおよび時間反転不変性の制約を組み込むことで、$x$および$\xi$において$[-1,1]$にサポートを持つ実数値のGPDsを保証する。
• 深くバケーションされたコムプトン散乱（DVCS）やハードメソン生成のような排他的過程への因子化定理の適用。
• GPDのモーメントを用いて一般化形式因子を抽出し、角運動量の和則に不可欠なエネルギー運動量テンソルの形式因子を含む。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 GPDsは、ヌクレオン内での部分子分布とハドロン形式因子の記述をどのように統合するか？
• RQ2 GPDsは、ヌクレオン内での部分子の三次元的空間的および運動量的相関にどのようにアクセスできるか？
• RQ3 GPDsは、ヌクレオン内での全クォークおよびグルーオンの角運動量をどのように抽出可能にするか？
• RQ4 クォークおよびグルーオンのGPDsに関する現象論的モデルと実験的制約は何か？
• RQ5 GPDsは、非対角行列要素および干渉効果を含む部分子モデルをどのように拡張するか？

主な発見

• GPDsは、運動量空間および位置空間の両方におけるヌクレオン構造の完全な記述を可能にする統合的フレームワークを提供する。
• クォークの8つのGPDs（H, E, H̃, Ẽ, H_T, E_T, H̃_T, Ẽ_T）およびグルーオンの8つのGPDs（H^g, E^g, H̃^g, Ẽ^g, H_T^g, E_T^g, H̃_T^g, Ẽ_T^g）は、トレース2次演算子の行列要素として定義され、$x, \xi \in [-1,1]$にサポートを持つ。
• GPDsは一般化形式因子を生成し、エネルギー運動量テンソルの形式因子を含む。これらは、全クォークおよびグルーオンの角運動量の和則を導出するために不可欠である。
• GPDのモーメントは一般化形式因子を生成し、深くバケーションされたコムプトン散乱（DVCS）のような排他的過程を通じてプローブ可能であり、スピンおよび軌道角運動量へのアクセスを可能にする。
• GPDsから導出されたヘリシティ振幅は、パリティ不変性の制約を満たし、基本的対称性と整合性を持つ。
• 包含的DISにおける横スピン（transversity）の直接的な実験的アクセスが欠如しているにもかかわらず、GPDsは排他的反応および将来の実験を通じて横部分子分布を抽出する道筋を提供する。