[論文レビュー] Paving the Way Towards Precision Physics in Saturation Studies Through Exclusive Diffractive Light Neutral Vector Meson Production

Renaud Boussarie, Andrey Grabovsky+3 more|arXiv (Cornell University)|Dec 23, 2016

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 31

ひとこと要約

本稿では、特異的非摂動的高エネルギー物理の高精度な研究を可能にする、QCDショック波フレームワークにおける非摂動的弾性的光中性ベクトルメソン生成の $γ^{(*)} \to V$（$V = \rho, \phi, \omega$）の影響関数の初の次-leading order（NLO）計算を提示する。$k_T$-正則化により端点特異性が解消され、横運動量および仮想性の依存性を明確にすることで、核子および核反応における高エネルギー飽和物理学の精密な研究が可能になる。

ABSTRACT

We perform the first next-to-leading order computation of the $γ^{(*)} o V$ ($ρ, ϕ, ω$) impact factor in the QCD shockwave approach and in the most general kinematics. This paves the way to the very first quantitative study of high-energy nucleon and nucleus saturation beyond the leading order, in various processes to be measured in $ep$, $eA$, $pp$ and $pA$ collisions at existing and future colliders.

研究の動機と目的

• QCDショック波アプローチにおける非摂動的弾性的ベクトルメソン生成（$\gamma^{(*)} \to V$）の初のNLO影響関数を計算すること。
• 摂動的高エネルギー飽和効果の高精度な定量的解析を、leading orderを超えて可能にすること。
• $t$-チャンネルグルーオンの横運動量による正則化を通じて、非摂動的振幅における端点特異性を解消すること。
• NLO BK-JIMWLK進化およびNLO ERBL進化とNLO影響関数を組み合わせることで、完全なNLO飽和研究の基盤を提供すること。
• HERA、LHC、および将来のeRHICおよびFCC-epなどの既存および将来の加速器における現象論的解析を支援すること。

提案手法

• 一般の運動学的条件下で、$\gamma^{(*)} \to V$ 遷移のNLO影響関数をQCDショック波形式を用いて計算する。
• $k_T$-因子化フレームワークを用い、$t$-チャンネルグルーオンの横運動量によって自然に端点特異性を正則化する。
• 対応する影響関数の明示的表現を、縦偏光および横偏光状態の両方について、対数的および有理関数的項を含めて導出する。
• ライトコンパスゲージを適用し、ドロイプ図式で計算を実行し、仮想性 $Q^2$、メソンの横運動量 $\vec{p}_V$、および運動量分率 $x, \bar{x}$ に完全に依存する形で記述する。
• $Q^2 \to 0$（光生成）極限において、$\ln Q^2$ 発散のキャンセルを示すことにより、この極限での一貫性を保証する。
• ショック波アプローチを用いることで、NLOにおいてゲージ不変性およびユニタリティを維持し、物理的でない特異性を回避する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 一般の運動学的依存性を有するQCDショック波フレームワークにおいて、非摂動的 $\gamma^{(*)} \to V$ 遷移のNLO影響関数を計算できるか？
• RQ2 非摂動的ベクトルメソン生成のNLO振幅における端点特異性は、どのように正則化されるか？
• RQ3 $Q^2 = 0$ の光生成極限におけるNLO影響関数の振る舞いは何か？ 対数的発散はキャンセルされるか？
• RQ4 $t$-チャンネルの $k_T$-因子化フレームワークにおける横運動量の取り入れ方は、影響関数の構造にどのように影響するか？
• RQ5 NLO影響関数は、NLO BK-JIMWLK進化およびNLO ERBL進化と一貫して組み合わせられ、完全なNLO飽和研究が可能になるか？

主な発見

• 任意の運動学的条件下で有効である、ショック波アプローチによる $\gamma^{(*)}_{L,T} \to V_{L}$ 遷移の初の完全なNLO影響関数が導出された。
• 影響関数の式（式26および28）は、$t$-チャンネルグルーオンの横運動量による $k_T$-正則化のおかげで、端点特異性を有さない。
• $Q^2 \to 0$ の極限において、対数的発散がキャンセルされ、有限な光生成振幅が得られる。
• 残りの因子化スケール $\mu_F$、レンダリングスケール $\mu_R$、およびスケール $s_0$ への依存性は、次々に次々に対数的項のオーダーである。
• 結果は線形極限と整合しており、前方領域における $k_T$-因子化結果と比較可能であるが、完全な比較にはカーネル-影響関数の再定義が必要である。
• NLO影響関数により、飽和効果を含む非摂動的メソン生成の初の完全なNLO研究が可能となり、$ep$、$eA$、$pp$、$pA$ 加速器における高精度物理学の道が開かれる。