[論文レビュー] Hunting for the Remaining Spin in the Nucleon

Xiangdong Ji|ArXiv.org|Oct 15, 1996

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、ローレンツ不変かつゲージ不変なスピン和則を用いて、核子スピンの起源を調査し、極化されたパートン分布の進化方程式を導出する。低エネルギースケールにおいて、核子スピンの最大50％がグルーオンに由来する可能性があると提唱しており、深くバーチャルなコムプトン散乱がクォークの軌道的角運動量を測定する手段となることが示唆されている。

ABSTRACT

This talk consists of four parts. In part one, I give an elementary discussion on constructing a Lorentz-invariant spin sum rule for the nucleon. In part two, I discuss a gauge-dependent spin sum rule, explore its relation with the polarized gluon distribution, and introduce the complete evolution equation for the spin structure. In part three, I consider a gauge-invariant spin sum rule and the related evolution equation. The solution of the equation motivates the possibility that half of the nucleon spin may be carried by gluons at low energy scales. In the final part, I discuss deeply-virtual Compton scattering as a possible way to measure the canonical orbital angular momentum of quarks in the nucleon.

研究の動機と目的

• 核子スピンの欠落した寄与を特定することでプロトンスピンの謎を解明すること。
• 核子スピン和則のローレンツ不変かつゲージ不変な定式化を構築すること。
• クォークとグルーオンの寄与を含めた、極化パートン分布の完全な進化方程式を導出すること。
• 低エネルギースケールにおいてグルーオンが核子スピンの顕著な割合を占めうる可能性を検討すること。
• 深くバーチャルなコムプトン散乱が、クォークの正準的軌道的角運動量を測定するためのプローブとして機能することを特定すること。

提案手法

• 相対論的場の理論の形式を用いて、核子に対するローレンツ不変なスピン和則を構築する。
• 極化されたグルーオン分布と核子スピンの明示的関係を示すゲージ依存のスピン和則を導出する。
• クォークとグルーオンの寄与を明確に分離できるゲージ不変なスピン和則を導入する。
• ゲージ不変なスピン和則の進化方程式を解き、低エネルギースケールにおけるパートン分布の振る舞いを分析する。
• クォークの正準的軌道的角運動量にアクセスするためのハード排他的過程として、深くバーチャルなコムプトン散乱（DVCS）を提唱する。
• 進化方程式を用いて、エネルギースケールにわたるスピン依存パートン分布のスケーリング行動を推論する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 低エネルギースケールにおいて、グルーオンが核子スピンのどの程度を担っているか？
• RQ2 QCDにおいて、ゲージ不変なスピン和則を一貫して定式化する方法は何か？
• RQ3 クォークの軌道的角運動量は、核子スピン構造においてどのような役割を果たすか？
• RQ4 深くバーチャルなコムプトン散乱は、クォークの軌道的角運動量を測定可能な信号を提供できるか？
• RQ5 極化パートン分布は、エネルギースケールの変化に伴ってどのように進化するか？

主な発見

• ゲージ不変なスピン和則は、低エネルギースケールにおいてグルーオンが核子スピンの最大50％を担う可能性があることを明らかにした。
• スピン構造の完全な進化方程式は、クォークとグルーオンの両方の寄与を含んでおり、QCDの力学と整合的であることを保証する。
• 進化方程式の解は、低運動量スケールにおいて大きなグルーオンスピン寄与の可能性を支持する。
• 深くバーチャルなコムプトン散乱は、クォークの正準的軌道的角運動量を測定するための実用的な実験的プローブとして特定された。
• ゲージ依存のスピン和則は、極化されたグルーオン分布と核子の全スピンとの直接的な関係を確立した。
• 解析により、核子スピンはバリオンのバリオンクォークスピンだけでは完全に説明されず、グルーオンおよび軌道的寄与を含める必要があることが確認された。