[論文レビュー] Odderon and photon exchange in electroproduction of pseudoscalar mesons

E.R. Berger, A. Donnachie+4 more|arXiv (Cornell University)|Jan 21, 1999

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 1被引用数 7

ひとこと要約

本稿は、高エネルギーでのep衝突における光子およびオッドロン交換を介した擬スカラー中間子（π⁰、η、η′、ηc）の電磁生産を調査する。非摂動的QCDと確率的真空模型、およびクォーク-ダイクォークプロトン構造を用いることで、オッドロン交換が非弾性断面積を弾性断面積よりも顕著に大きくすることを示し、HERAにおけるソフトオッドロンの観測およびハドロン構造と弾性的散乱メカニズムの解明への道筋を提供する。

ABSTRACT

We investigate the reaction $e p o e PS X$ where PS denotes a pseudoscalar meson $π^0, η, η'$, or $η_c$ and X either a proton or resonance or continuum states into which the proton can go by diffractive excitation. At high energies photon and odderon exchange contribute to the reaction. The photon exchange contribution is evaluated exactly using data for the total virtual photon-proton absorption cross section. The odderon exchange contribution is calculated in nonperturbative QCD, using functional integral techniques and the model of the stochastic vacuum. For the proton we assume a quark-diquark structure as suggested by the small odderon amplitude in $pp$ and $p \bar{p}$ forward scattering. We show that odderon exchange leads to a much larger inelastic than elastic PS production cross section. Observation of our reaction at HERA would establish the soft odderon as an exchange object on an equal footing with the soft pomeron and would give us valuable insight into both the nucleon structure and the mechanism of high energy diffractive scattering.

研究の動機と目的

• 高エネルギーでのep散乱における擬スカラー中間子（π⁰、η、η′、ηc）の電磁生産におけるオッドロンおよび光子交換の役割を調査すること。
• 確率的真空模型を用いた非摂動的QCDにおいて、ソフトオッドロン交換の寄与を評価すること。
• オッドロン交換が非弾性断面積と弾性断面積の比に顕著な増幅をもたらすかどうかを特定すること。
• オッドロン交換がハドロン構造および高エネルギー弾的散乱の理解に与える影響を検討すること。
• HERAにおけるソフトオッドロンの検出のための理論的枠組みを提供すること。

提案手法

• 実験的データに基づく仮想光子-陽子吸収断面積の全断面積を用いて、光子交換振幅を正確に計算する。
• 非摂動的QCDにおける確率的真空アプローチの関数的積分技法を用いて、オッドロン交換をモデル化する。
• プロトンをクォーク-ダイクォーク系としてモデル化し、ppおよびp̄p前向散乱における小さなオッドロン断面積と整合性を保つ。
• 全断面積は、光子とオッドロン交換振幅の干渉項および和として計算する。
• ソフトオッドロン交換を仮定し、量子数G = -1、C = -1、S = 0とする。
• 弾性状態および非弾性状態（X）を含む計算を行い、Xは励起状態または連続状態への弾的励起を表す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 オッドロン交換は、ep散乱における擬スカラー中間子の非弾性生産を弾性生産よりも顕著に増幅させるか？
• RQ2 HERAにおける特異的電磁生産を通じて、ソフトオッドロンを実験的に観測できるか？
• RQ3 プロトンのクォーク-ダイクォーク構造は、予測されるオッドロン交換断面積にどのように影響を与えるか？
• RQ4 擬スカラー中間子の電磁生産における全断面積に、光子交換とオッドロン交換の寄与の相対的割合はどの程度か？
• RQ5 非摂動的QCDにおける確率的真空模型は、オッドロン交換において非弾性チャンネルが支配的であると予測できるか？

主な発見

• オッドロン交換は、擬スカラー中間子生産において非弾性断面積が弾性断面積よりも顕著に大きいことを示し、弾的励起において主要な役割を果たす可能性を示唆する。
• モデルは、特に高エネルギー領域において、オッドロン交換による非弾性断面積が弾性チャンネルよりも増幅されることを予測する。
• 光子交換の寄与は、測定済みの仮想光子-陽子断面積を正確に用いて評価され、データと整合性を保つ。
• クォーク-ダイクォークプロトン構造は、ppおよびp̄p前向散乱で観測された小さなオッドロン断面積と整合する。
• この反応がHERAで観測されれば、ソフトオッドロンが物理的交換オブジェクトとして直接証明されることを示唆する。
• 本研究は、オッドロン交換を通じてハドロン構造および高エネルギー弾的散乱のダイナミクスを解明するためのフレームワークを提供する。