[論文レビュー] Is the Momentum Sum Rule Valid for Nuclear Structure Functions ?

Stanley J. Brodsky, Iván Schmidt+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 17, 2019

Nuclear physics research studies被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、深エネルギー散乱におけるシャドウイングを相殺するはずのアンチシャドウイングが、フレーバー依存性を示し、ニュートリノ-核反応では存在しないことから、核構造関数の運動量和則の妥当性に疑問を呈する。著者らは、微分的ディスプレッション型深エネルギー散乱におけるレッジオン交換による最終状態相互作用が、プロセスおよびフレーバー依存のアンチシャドウイングを引き起こし、演算子積展開（OPE）の適用を無効にすると主張する。その結果、核における部分子分布関数および和則の普遍性が揺らぐことになる。

ABSTRACT

We address the validity of the momentum sum rule for deep inelastic nuclear structure functions.

研究の動機と目的

• 核構造関数の深エネルギー散乱における運動量和則の妥当性を調査すること。
• ニュートリノ誘発電荷現在データ（NuTeV）がアンチシャドウイングを示さないのに対し、電子誘発データが強いアンチシャドウイングを示すという矛盾を解明すること。
• 観測された乖離を、微分的ディスプレッション型ディスにおけるレッジオン交換によるフレーバー依存の最終状態相互作用の結果として説明すること。
• 核シャドウイングにおける演算子積展開（OPE）の適用可能性に疑問を呈すること。OPEは標準的な和則の根拠となっている。
• ポメロンおよびレッジオン交換によって支配される動的最終状態再散乱効果が、核における非普遍的でプロセス依存の部分子分布関数を生じることを示すこと。

提案手法

• グルーバー型多重散乱理論を用いて、核における1段階および2段階振幅の干渉を深エネルギー散乱で分析する。
• レッジフィールド理論を適用し、微分的ディスプレッション型ディス過程におけるポメロン（グルーオン-グルーオン）およびレッジオン（クォーク-反クォーク）状態の交換をモデル化する。
• レッジオン（I=1、位相 ∝ (−i+1)/√2）およびポメロン（正の虚部）の位相構造を用いて、干渉がシャドウイングかアンチシャドウイングをもたらすかを特定する。
• ニュートリノ（電荷現在）および電子（電気的現在）ディスデータを比較し、レッジオン交換がフレーバー特異的であるため、NuTeVデータにおけるアンチシャドウイングの不在が整合的であることを示す。
• 最終状態相互作用が、特にウィルソン線の補正および非局所的現在相互作用を通じて、測定された部分子分布関数をどのように変更するかを評価する。
• 核シャドウイングの文脈で、標準的ハンドバッグ近似およびOPEに疑問を呈する。非摂動的再散乱効果が高エネルギーおよび小x領域で局所的演算子積展開を無効にすると主張する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜNuTeV実験では電荷現在ニュートリノ-核散乱においてアンチシャドウイングが観測されないのか、一方で電子-核散乱では強いアンチシャドウイングが観測されるのか？
• RQ2 観測されたアンチシャドウイングのフレーバー依存性は、微分的ディスプレッション型ディス過程におけるレッジオン交換によって説明可能か？
• RQ3 ポメロンおよびレッジオン交換による最終状態相互作用が、核ディスプレッションにおける演算子積展開（OPE）をどの程度無効にするのか？
• RQ4 1段階および2段階振幅のグルーバー干渉メカニズムが、核におけるシャドウイングまたはアンチシャドウイングをどのように生じさせるのか？
• RQ5 最終状態再散乱がプロセスおよびフレーバー依存の補正を導入する場合、運動量和則がなぜ核構造関数に適用できないのか？

主な発見

• NuTeV電荷現在データにおけるアンチシャドウイングの不在は、レッジオン交換のフレーバー特異的性質に起因し、特定の現在タイプでの構成的干渉に起因する。
• レッジオン交換によるアンチシャドウイングは普遍的ではなく、現在タイプ（電磁気的 vs. 電弱的）に依存するため、電子およびニュートリノディスデータの乖離を説明できる。
• ポメロンとレッジオン交換の位相差が、干渉がシャドウイング（破壊的）かアンチシャドウイング（構成的）かを決定し、レッジオン交換が0.1 < x_Bj < 0.2領域でアンチシャドウイングを生じることを示す。
• 最終状態相互作用によるレッジオン交換は、部分子分布関数に非自明で動的な補正をもたらし、核における標準的OPEフレームワークを無効にすることになる。
• OPEが非局所的かつ再散乱駆動の補正に依存するため、運動量和則が核構造関数に適用できない。補正は散乱プロセスおよびフレーバーに依存する。
• 陽子においても、小x領域でグルーオンの拡산および多数の低x部分子を含むフォック状態が生じるため、OPEは小x領域で失敗する。これは、自由陽子においても和則が普遍的でない可能性を示唆する。