[論文レビュー] Modification of the dihadron fragmentation function in nuclear matter

Abhijit Majumder, Xin-Nian Wang|ArXiv.org|Jun 16, 2008

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、大スケールの核に対する深く弾性散乱（DIS）における、中間核状態下での二ハドロン分裂関数の修正を、共線的因子化における高次数混合展開を用いて調査する。二ハドロン分裂関数の修正は、単一ハドロン分裂関数の修正と類似しており、条件付きハドロン分布にわずかな変化が生じるにとどまる。結果は核密度にやや依存しており、窒素に対するHERMESデータと良好に一致するが、クリプトンに対してはやや劣る。これは、重い核に対しては高次数混合項の寄与が不可欠である可能性を示唆している。

ABSTRACT

The medium modification of dihadron fragmentation functions in the deeply inelastic scattering (DIS) off a large nucleus is studied within the framework of the higher-twist expansion in the collinear factorization formalism. It is demonstrated that the modification due to multiple parton scattering in the nuclear medium is similar to that of the single hadron fragmentation function. However, the conditional distribution of the associated hadron given by the ratio of dihadron to single hadron fragmentation function shows only slight modification. The final results depend modestly on the nuclear density distribution. Comparisons with the experimental results on two hadron correlations as obtained by the HERMES collaboration at DESY are presented.

研究の動機と目的

• 核物質内での二ハドロン分裂関数の高次数混合形式の拡張を、単一ハドロン分裂関数の修正形式に適用すること。
• 高密度核物質内での複数のパートン散乱および最終状態相互作用が、半含まれるDISにおける二ハドロン相関に与える影響を調査すること。
• 理論的予測を、窒素およびクリプトン核に対するHERMES実験データの二ハドロン相関と比較すること。
• 核密度分布関数および高次数混合寄与の、媒体修飾分裂関数における役割を評価すること。

提案手法

• 共線的因子化における高次数混合展開形式を採用し、大スケールの核に対するDISにおける二重微分断面積への核媒体補正を計算する。
• 媒体修飾された分裂関数と真空状態の分裂関数を含む畳み込みとして、修正された二ハドロン分裂関数を導出する。新たに導入された4次混合行列要素を含む。
• 単一ハドロン分裂関数と同一の媒体修飾因子 $ T_{qg}^A $ を導入し、非対称パートン分布（OFPDs）およびLPM効果から得られる。
• 核密度分布（ガウス型およびハード・スフィア型）を用いて4次混合行列要素を評価し、窒素の単一包含データへのフィッティングによって正規化を固定する。
• 単一および二ハドロン分裂関数の修正に同一のパラメータセットを用い、予測に自由パラメータを一切含まない。
• 理論的結果をHERMESの二ハドロン相関データと比較し、モデルの妥当性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 核物質内での二ハドロン分裂関数の媒体修飾は、単一ハドロン分裂関数のそれとどのように類似しているか？
• RQ2 複数のパートン散乱およびLPM効果は、大スケール核内での二ハドロン分裂関数の修正にどのような役割を果たすか？
• RQ3 二ハドロン相関の予測は、核密度分布関数の選択にどれほど敏感か？
• RQ4 なぜ本モデルは窒素に対してはHERMESデータをよく再現できるが、クリプトンに対してはやや劣るのか？
• RQ5 重い核においては、4次混合を超える高次数混合寄与（$ A^{1/3}/Q^2 $ 比例）の重要性は何か？また、それらは結果にどのように影響するか？

主な発見

• 核物質内での複数散乱による二ハドロン分裂関数の修正は、単一ハドロン分裂関数の修正と本質的に類似しており、同一の媒体修飾因子 $ T_{qg}^A $ を有する。
• 二ハドロン分裂関数と単一ハドロン分裂関数の比で与えられる関連ハドロンの条件付き分布は、わずかにしか修正されておらず、この観測量の頑健性を示している。
• ガウス型およびハード・スフィア型の両方の核密度分布を用いた数値的結果は、単一および二重包含スペクトルに同様の効果を示す。
• 窒素核に対する単一包含および二ハドロンスペクトルの理論的予測は、HERMES実験データと良好に一致する。
• クリプトンに対しては、一致度が多少劣るため、重い核に対しては4次混合を超える高次数混合寄与（$ A^{1/3}/Q^2 $ 比例）が不可欠である可能性を示唆している。
• 単一包含データによる正規化固定により自由パラメータを一切含まないモデルは、異なる観測量にわたる一貫性と予測力の高さを示している。