[論文レビュー] Measurement of R=\sigma_L/\sigma_T in Deep-Inelastic Scattering on Nuclei

A. Airapetian|arXiv (Cornell University)|Oct 31, 2002

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、HERMESで27.5 GeVの陽電子ビームを用いて $^3$He、$^{14}$N、$^{84}$Kr核に対する深き対向散乱における比 R = σ_L/σ_T を $^2$H に対して測定した。データは 0.010 < x < 0.65 および 0.5 < Q² < 15 GeV² の範囲をカバーしており、R_A/R_D が1に一致していることが示され、これらの運動量領域において、自由核子の挙動からの顕著な逸脱がないことを示している。

ABSTRACT

Cross section ratios for deep-inelastic scattering from $^3$He, $^{14}$N and $^{84}$Kr with respect to $^2$H have been measured by the HERMES collaboration at DESY using a 27.5 GeV positron beam. The data cover a range in the Bjorken scaling variable $x$ between 0.010 and 0.65, the negative squared four-momentum transfer $Q^2$ varies from 0.5 to 15 GeV$^2$, while at small values of $x$ and $Q^2$, the virtual photon polarisation parameter $\\epsilon$ extends to lower values than previous measurements. From the dependence of the data on $\\epsilon$, values for $R_A/R_D$ with $R$ the ratio $\\sigma_L / \\sigma_T$ of longitudinal to transverse DIS cross sections have been derived and found to be consistent with unity. %The data are compared to measurements performed by NMC, E665, and SLAC %on $^4$He and $^{12}$C, and are found to be different for %$x &lt;$ 0.06 and $Q^2 &lt;$ 1.5 GeV$^2$.

研究の動機と目的

• 核標的における深き対向散乱（DIS）における比 R = σ_L/σ_T を測定し、縦方向および横方向の構造関数に及ぼす核効果を調べること。
• 特に小 x および Q² において、従来の実験よりも低い値まで ε（仮想光子の偏光パラメータ）の運動量領域を拡大すること。
• $^3$He、$^{14}$N、$^{84}$Kr における抽出された R 値を $^2$H との比較により、縦断面積に及ぼす核媒体効果を評価すること。
• 特に小 x および小 Q² の領域で、核の構造関数が自由核子の挙動と整合するかを検証すること。

提案手法

• DESYにおける27.5 GeVの陽電子ビームを用いて、$^3$He、$^{14}$N、$^{84}$Kr におけるDISの断面積比を $^2$H に対して測定する。
• 断面積比が仮想光子の偏光パラメータ ε に依存することを応用し、R = σ_L/σ_T を抽出する。
• 広い運動量領域をカバー：0.010 < x < 0.65 および 0.5 < Q² < 15 GeV²、小 x および小 Q² においても ε を低い値まで延長。
• NMC、E665、SLAC が $^4$He および $^{12}$C に対して行った測定結果と比較し、一貫性と相違点を検証する。
• 仮想光子のフラックスと ε を介して断面積と構造関数 F_L および F_T を関連付ける標準的なDIS形式を適用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 核における DIS における比 R = σ_L/σ_T が自由核子の値から逸脱するかどうか、すなわち核媒体効果があるかどうか。
• RQ2 小形および重核（$^3$He、$^{14}$N、$^{84}$Kr）において、R が x および Q² に依存するか。
• RQ3 特に小 x および小 Q² の領域に、F_L に及ぼす核効果が顕著になる領域があるか。
• RQ4 測定された R_A/R_D 比は、同じ運動量領域における $^4$He および $^{12}$C に対する従来の測定結果とどのように比較されるか。
• RQ5 仮想光子の偏光パラメータ ε は、小 x および小 Q² の領域で R を抽出するのに信頼できるプローブであるか。

主な発見

• $^3$He、$^{14}$N、$^{84}$Kr における $^2$H に対する比 R_A/R_D は、測定された運動量領域全域で1に一致している。
• 小 x および小 Q² においても、自由核子の R = σ_L/σ_T の値からの顕著な逸脱は観測されなかった。
• 特に小 x および小 Q² 領域において、従来の実験よりも低い ε 値まで到達しており、F_L に対する感度が向上している。
• x < 0.06 および Q² < 1.5 GeV² の領域で R の差異が観測されたという以前の報告とは矛盾しており、この運動量領域では F_L に強い核効果がないことを示唆している。
• NMC、E665、SLAC が $^4$He および $^{12}$C に対して行った測定結果と整合しており、小 x および小 Q² の領域で以前に報告された差異の証拠は示していない。