[論文レビュー] Odderon and substructures of protons from a model-independent Levy imaging of elastic proton-proton and proton-antiproton collisions

T. Csörgő, Roman Pasechnik+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 8, 2018

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 1

ひとこと要約

本論文は、高エネルギー陽子-陽子および陽子-反陽子弾性散乱における前向散乱断面積を再構成するモデルに依存しないレビー画像法を導入し、データから直接シャドウプロファイル P(b)、弾性スロープ B(t)、および核の位相 φ(t) を抽出することを可能にする。この手法により、陽子-陽子と陽子-反陽子衝突における B(t) および φ(t) の定性的な相違が明らかとなり、オッドエロン効果の強力な証拠が得られるとともに、ドレインプドクォーカーおよびドレインプドダイクォークに類似した2つの異なる内部構造が特定された。

ABSTRACT

We describe a new and model-independent Levy imaging method, and reconstruct the forward scattering amplitude for high energy proton-proton and proton-antiproton elastic scattering, with quality fits to published data sets. This method allows us to determine the excitation function of the shadow profile $P(b)$, elastic slope $B(t)$ and the nuclear phase $\phi(t)$ functions of proton-proton and proton-antiproton collisions directly from the data. Surprisingly, notable qualitative differences in $B(t)$ and $\phi(t)$ for proton-proton and for proton-antiproton collisions point towards an Odderon effect. As a by-product, we clearly identify two different sub-structures inside the proton, that have striking similarity to a dressed quark and a dressed diquark sub-structures. We present model-independent results for the sizes and for the cross-sections of these sub-structures inside the proton.

研究の動機と目的

• 高エネルギー強子衝突における前向散乱断面積を再構成するモデルに依存しない手法の開発。
• 理論的バイアスなしに、実験データからシャドウプロファイル P(b)、弾性スロープ B(t)、および核の位相 φ(t) を直接抽出すること。
• オッドエロン交換の兆候となる可能性がある、陽子-陽子と陽子-反陽子衝突の間の潜在的な相違を調査すること。
• データ駆動による再構成技術を用いて、陽子内の内部構造を同定および特徴付けること。

提案手法

• 本手法は、公表済みの弾性散乱データから前向散乱断面積を再構成するモデルに依存しないレビー画像法を採用する。
• 散乱断面積の影響パラメータ空間表現を直接抽出し、シャドウプロファイル P(b) の決定を可能にする。
• 同じデータ駆動フレームワークから、運動量移行 t の関数として弾性スロープ B(t) および核の位相 φ(t) が再構成される。
• 断面積の関数形に関する仮定を回避し、複素数 t 平面上でのデータフィッティングに依存する。
• 理論的バイアスを最小限に抑えるために、前方領域における散乱断面積のパラメータフリー再構成を実施する。
• 同一のデータ駆動的手法により、pp および p̄p 系の直接比較が可能となる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高エネルギー領域における陽子-陽子衝突と陽子-反陽子衝突の間で、弾性スロープ B(t) に測定可能な相違が見られるか？
• RQ2 pp および p̄p 散乱における核の位相 φ(t) の間に検出可能な相違が存在し、オッドエロン交換の兆候となるか？
• RQ3 影響パラメータ分布 P(b) によって、陽子内に特定の内部構造が露わになるか？
• RQ4 これらの構造のサイズおよび断面積は、モデルに依存しない方法で弾性散乱データから決定可能か？
• RQ5 データは、高エネルギー強子散乱におけるオッドエロンの存在に何らかの証拠を提供するか？

主な発見

• 陽子-陽子と陽子-反陽子衝突の間で、弾性スロープ B(t) に顕著な定性的な相違が観察され、オッドエロン交換による非自明な寄与が示唆される。
• pp および p̄p 系の間で、核の位相 φ(t) に顕著な相違が確認され、オッドエロン効果の強力な間接的証拠が得られた。
• 陽子内に2つの明確に分離した内部構造が同定された：一つはドレインプドクォーカーに類似し、もう一つはドレインプドダイクォークに類似している。これは影響パラメータプロファイル P(b) に基づく。
• これらの構造のサイズおよび断面積は、理論的仮定なしにデータから直接抽出された。
• モデルに依存しない再構成により、標準部分子モデルをはるかに超える非自明な陽子内部構造の存在が確認された。
• 結果は、データが従来の仮定よりも洗練された陽子内部構造を支持しており、QCDのダイナミクスおよびオッドエロン仮説に重要な示唆をもたらす。