[論文レビュー] $ ho$-meson leptoproduction as testfield for the unintegrated gluon distribution in the proton

Andrèe Dafne Bolognino, Francesco Giovanni Celiberto+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 8, 2018

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 7被引用数 8

ひとこと要約

本論文は、HERAにおける偏光ρ中間子の電子散乱が、陽子の非統合グルーオン分布（UGD）のκ-依存性を制約する感度の高いプローブであると提案する。κ因子化と6つの異なるUGDモデルを用いて、HERAデータにおけるスピン振幅比T11/T00を分析した結果、特に中程度のQ²領域で強いモデル依存性が示され、この観測量が競合するUGDモデルを区別できることが示された。GBWおよびABIPSWモデルがその領域で最も良好な一致を示した。

ABSTRACT

The gluon content of the proton is embodied by the unintegrated gluon distribution (UGD), which has universal validity. In literature many models of UGD have been proposed so far. The polarized $ ho$-meson leptoproduction at HERA offers a nowadays unexplored testfield to discriminate among existing models of UGD, via the comparison with theoretical predictions formulated in the $\kappa$-factorization approach.

研究の動機と目的

• HERAにおける偏光ρ中間子の電子散乱を用いて、陽子の非統合グルーオン分布（UGD）のκ-依存性を検証すること。
• スピン振幅比T11/T00が既存のUGDモデルを区別できるかどうかを評価すること。
• 理論的予測が、たとえばtwist-3分布振幅や真の寄与項とWandzura-Wilczek寄与項の包含といったモデル仮定にどれほど敏感であるかを評価すること。
• T11/T00比が低κカットにどのように影響を受けるかを検証し、大κ寄与項が支配的であるという仮定の妥当性を検証すること。
• 6つのUGDモデルからの理論的予測とHERAのT11/T00データとの定量的比較を提供すること。

提案手法

• スピン振幅Tλρλγを、γ*→ρインパクト因子（IF）とUGD F(x, κ²)の畳み込みとしてκ因子化によって表現する。
• Tλρλγ(s, Q²) = i s / (2π)² ∫ d²κ (κ²)² Φγ*→ρ(κ², Q²) F(x, κ²) の式を用い、x = Q²/s とする。
• 6つの異なるUGDモデル（ABIPSW（xに依存しない）、グルーオン運動量微分型、IN（ソフト-ハード）、HSS、GBW、WMR）を実装し、それぞれ異なる関数形と物理的動機付けを持つ。
• 漸近的twist-2分布振幅を用い、Wandzura-Wilczek（WW）近似と完全な真のtwist-3寄与項との比較を行う。
• HERAデータを基準として、Q² = 2.5～60 GeV²およびW = 35～180 GeVの範囲でT11/T00比の数値解析を実施する。
• 大κ領域からの寄与が支配的であるという仮定を検証するため、κ統合の下限カット（0 < κmin < 1 GeV）を変化させた予測の安定性をテストする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HERAにおけるρ中間子の電子散乱におけるスピン振幅比T11/T00は、競合する非統合グルーオン分布（UGD）モデルを区別できるか？
• RQ2 T11/T00の理論的予測は、分布振幅の選択（twist-2対twist-3、WW対真の寄与）にどれほど敏感か？
• RQ3 特に中程度のQ²領域において、T11/T00の予測はUGDの具体的なパラメータ化にどれほど依存するか？
• RQ4 T11/T00比は、横運動量統合の下限カット（κmin）の変化に対して安定しているか？これは大κ寄与項が支配的であるという仮定を支持するか？
• RQ5 どのUGDモデルが、WおよびQ²の運動量領域全域でHERAデータのT11/T00を最もよく再現するか？

主な発見

• T11/T00比はQ²領域全域で強いモデル依存性を示し、UGDモデルを区別する可能性のある観測量であることが示された。
• ABIPSWおよびGBW UGDモデルは、中程度のQ²領域（5–20 GeV²）で特にW = 100 GeVにおいてHERAデータと最も良好な一致を示した。
• T11/T00の理論的予測は、分布振幅の選択（a₂(µ₀)パラメータが0から0.6に変化する範囲を含む）や、真のtwist-3寄与項とWW近似の包含にかかわらず、ほとんど感度を示さなかった。
• κ統合の下限カットを0から1 GeVに変化させても比は安定しており、T11およびT00の主な寄与が大κ領域から来ていることが確認された。
• HSSおよびWMRモデルは、低Q²および高Q²領域で顕著なずれを示し、現在のHERA測定と整合性が低いことが明らかになった。
• INおよびグルーオン運動量微分型モデルも、特に低Q²領域で顕著なずれを示し、κ-依存性構造に限界があることが示唆された。