[論文レビュー] GPDs from present and future measurements

Krešimir Kumerički, A.H. Mueller|arXiv (Cornell University)|May 31, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 10被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、現在の深く弾性散乱データから抽出された一般化部分子分布（GPDs）を分析し、高出力電子-陽イオン衝突型加速器（EIC）の将来の可能性を予測する。ハイブリッドGPDモデルとDVCS非対称性および断面積へのフィットを用いて、EICの測定が横方向部分子分布を解明でき、特に海クォークの角運動量に関する定性的な知見を提供し、GPD HおよびEの不確実性を顕著に低減できることを示している。特に横方向標的スピン非対称性によって顕著に低減される。

ABSTRACT

We report on the access of generalized parton distributions (GPDs) from deeply virtual Compton scattering (DVCS) measurements. We also point out that such measurements at a proposed high-luminosity electron-ion collider (EIC) provide insight in both the transverse distribution of sea quarks and gluons as well as the proton spin decomposition.

研究の動機と目的

• HERAおよびJLabでの深く仮想的コムプトン散乱（DVCS）測定から一般化部分子分布（GPDs）を抽出すること。
• 非極化陽子データの限界を評価し、H、Eおよびそれらのスピンフラップ対応物のようなGPD成分を分離する難しさを検討すること。
• 高出力電子-陽イオン衝突型加速器（EIC）が横方向部分子分布を解明し、GPD分解を改善する可能性を評価すること。
• 特に横方向標的スピンを用いた将来的な測定が、GPD Eにアクセスし、GPD Hの不確実性を低減できるかを調査すること。

提案手法

• ハイブリッドGPDモデルを用いて、DVCSビームスピン非対称性（A_LU^sinϕ）、ビーム電荷非対称性（A_BC^cosϕ）、標的スピン非対称性（A_UT^sin(ϕ−ϕ_S)）へのフィット。
• H1/ZEUS衝突型加速器データおよびHall A固定標的データをグローバルフィットに統合し、バリオンクォークGPDsを分散関係を用いて別個に取り扱う。
• E_e = 20 GeVおよびE_p = 250 GeVのEICの擬似データを用いて、将来的な測定感度をシミュレート。
• 柔軟なGPDモデルを用いて海クォークおよびグルーオンを記述し、バリオンクォークは唯一クロスオーバー線（η = x）上でのみモデル化。
• 横方向標的スピン非対称性A_UT^sin(ϕ−ϕ_S)を組み込むことで、GPD HおよびEの寄与を同時にアクセス可能にする。
• 実部分散関係を用いてコムプトン形式因子（CFFs）の実部を評価し、モデル依存性を低減。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HERAおよびJLabからの現在のDVCSデータは、バリオンクォークおよび海クォーク領域において、GPD HおよびE分布をどの程度制約できるか？
• RQ2 極化データの欠如によって生じるGPD HおよびEの不確実性はどのようなものか？そして将来的な測定によって低減可能か？
• RQ3 EICにおける横方向標的スピン非対称性A_UT^sin(ϕ−ϕ_S)は、小x領域における部分子構造の2次元イメージングを可能にするか？
• RQ4 EICの擬似データは、GPD Eの振る舞いおよびそのポメロンに類似した構造の解明にどのような影響を与えるか？
• RQ5 JLab@12 GeVおよびCOMPASS IIにおけるDVCS断面積および非対称性の高精度測定は、バリオンクォークおよび海クォーク領域におけるGPDへのアクセスをどの程度向上させるか？

主な発見

• H1/ZEUSデータとHall Aのx_B = 0.36における断面積を含むKM10グローバルフィットは、χ²/d.o.f. ≈ 1を達成し、H̃およびẼ GPDの有効寄与によって予期しないDVCS振幅増幅を説明している。
• 現在の非極化標的からのデータでは、強い相関のためGPD Eを他のGPDと完全に分離できない。これは、HERMESの単一横方向スピン非対称性が非極化フィットと部分的に整合することから示唆されている。
• 縦方向極化標的データの組み込みにより、GPD H̃へのアクセスが向上し、Hの不確実性が低減される。これは極化測定の重要性を強調している。
• EICの擬似データシミュレーションでは、横方向標的スピン非対称性がHおよびEの同時分解を可能にし、小x領域における部分子構造の2次元イメージングを可能にする。
• EICは、特に小x領域においてGPD Eへのアクセスが向上することで、海クォークが持つ角運動量に関する定性的な知見を提供すると予想される。
• 本研究は、現在のデータではGPD Hは中程度の不確実性で制約可能であるが、偏極に敏感な観測量がなければ完全なGPD分解は制限されることを確認している。将来的なEIC実験がこの課題を解決できる。