[論文レビュー] J/ψPhoto- and DIS Production via Nonlinear Evolution

E. Gotsman, E. Levin+3 more|arXiv (Cornell University)|Feb 3, 2003

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、非線形進化方程式（BK方程式）を用いて、陽子および核に対するJ/ψ光生成および深く入り込み散乱（DIS）を記述し、Glauberに類似した再結合によりユニタリティおよびシャドウイング効果を組み込む。HERAデータと良好な一致を示し、J/ψ波動関数正規化の不確実性を唯一の自由パラメータとして用い、低x領域における非線形効果により金核におけるJ/ψ生成が顕著に抑制されることを予測している。効果はx ≤ 10⁻³で支配的である。

ABSTRACT

We apply our solution of the nonlinear evolution equation to the case of $J/ψ$ photo and DIS production on nucleons and nuclei targets. The uncertainty in the $J/ψ$ wave function normalization due to Fermi motion is treated as a free parameter. We obtain good reproduction of the HERA experimental data on a proton target. Calculations of $J/ψ$ mesons coherent production on nuclei targets are presented and discussed. Our analysis supports the conclusions reached in our previous studies, stressing the importance of nonlinear evolution in the kinematical domain of high-density QCD.

研究の動機と目的

• 非線形進化方程式（BK方程式）を、光生成およびDIS過程におけるJ/ψ生成の記述に拡張すること。
• 高エネルギーおよび低x領域におけるJ/ψ生成におけるユニタリティおよびパートン飽和効果の役割を調査すること。
• Glauberに基づくアプローチを用いて、核標的に対する一様なJ/ψ生成をモデル化し、複数散乱およびシャドウイングを考慮すること。
• 非線形進化フレームワークが、波動関数正規化を除き追加のフィッティングパラメータを必要とせずにHERAデータを再現できるかを検証すること。
• 振幅の実部およびスケwedグルーオンの影響が断面積予測に与える影響を評価すること。

提案手法

• 高パートン密度における線形進化および非線形再結合を組み込んだ、ドロップル-核子散乱振幅に対する非線形BK方程式を解く。
• J/ψ波動関数をq̄qおよびq̄qg Fock状態の重ね合わせとして表現するドロップル形式を用い、振幅をBK方程式で進化させる。
• 複数散乱およびシャドウイング補正を含むGlauberに類似した多重散乱形式を用いて、核断面積を計算する。
• 電磁フォーム因子から影響パラメータ（b）依存性を抽出し、非線形効果によりb=0付近で減少するプロファイル関数を導入する。
• c̄cペアのフェルミ運動に起因するJ/ψ波動関数正規化の不確実性を補償するための自由パラメータを導入する。
• 式(29)の完全な再結合の和算結果と、簡略化された2項近似（式(4)）との比較を行い、正規化差を比Rで定量する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非線形進化方程式（BK方程式）は、波動関数正規化を除き追加のフィッティングパラメータを必要とせず、陽子標的におけるJ/ψ光生成およびDISデータをうまく記述できるか？
• RQ2 ユニタリティおよびシャドウイング効果は、陽子と比較して核標的におけるJ/ψ断面積にどのように影響するか？
• RQ3 フェルミ運動に起因するJ/ψ波動関数正規化の不確実性は、実験データのフィッティングにどのように寄与するか？
• RQ4 振幅の実部およびスケwedグルーオンは、予測された断面積にどのように影響を与えるか？
• RQ5 J/ψ生成における非線形効果（ユニタリティの抑制）が核において支配的になるxの値は何か？

主な発見

• モデルは、J/ψ波動関数正規化の不確実性を唯一の自由パラメータとして用い、HERAデータにおける陽子標的におけるJ/ψ光生成およびDISデータを良好に再現した。
• 振幅の影響パラメータ（b）依存性はb=0近辺で抑制を示し、これは非線形進化およびユニタリティの抑制の兆候と解釈される。
• 金核（A ≈ 200）におけるJ/ψ生成では、完全な再結合の和算が2項近似と比較して約0.4の抑制因子を示し、顕著なシャドウイング効果を示している。
• 断面積のエネルギー依存性における特徴的指数δは、完全計算と簡略計算でほぼ同一であり、エネルギー依存性は頑健であるが、正規化は散乱構造に敏感であることが示された。
• ユニタリティの抑制効果はx ≤ 10⁻³で支配的であり、今後のeRHIC実験がこれらの予測を検証するのに適している。
• 核標的に対する予測は、b依存性の不確実性に対してほとんど感受性がなく、BK方程式の初期条件が陽子DISデータのみで固定されるため、信頼性が高い。