[論文レビュー] Phenomenology of unpolarized TMDs from Semi-Inclusive DIS data

Andrea Signori, Alessandro Bacchetta+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 9, 2014

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 6被引用数 1

ひとこと要約

本稿は、HERMESのデータを用いて、非極性化半包含的深エネルギーシュレック散乱（SIDIS）におけるフレーバー依存の横運動量分布（TMD）の現象論的分析を提示する。TMD parton分布関数および分岐関数をフレーバー依存のガウス型でモデル化し、データにフィットすることで、特に非好ましいおよびu→K+過程において広がりが大きいことから、TMD分岐関数におけるフレーバー依存性の強い証拠が得られた。一方、TMD parton分布関数では、フレーバー依存性の弱い、やや不確かさの高い兆候が観察された。

ABSTRACT

We discuss the dependence on the flavor of the intrinsic transverse momentum in unpolarized transverse-momentum-dependent distribution functions (TMD PDFs) and fragmentation functions (TMD FFs) analyzing data of semi-inclusive deep-inelastic scattering (SIDIS) released by the HERMES collaboration. Adopting a flavor-dependent Gaussian model in the transverse momentum and neglecting QCD evolution, we find interesting evidences concerning the flavor dependence in TMD FFs, whereas the indications are weaker in TMD PDFs and deserve further investigations. Inclusions of new data sets of SIDIS, electron-positron annihilations and and Drell-Yan (DY) events require a proper treatment of QCD evolution. We try to get constraints on the non-perturbative Sudakov factor from electron-positron annihilations into hadrons.

研究の動機と目的

• SIDISデータを用いて、非極性化TMD parton分布関数および分岐関数における固有の横運動量のフレーバー依存性を調査すること。
• 異なるクォークフレーバー（上、下、海）および分岐タイプ（好ましい、非好ましい、奇妙）が、それぞれ異なる横運動量の広がりを示すかどうかを検証すること。
• QCD進化効果がない状況下で、TMDのフレーバー依存ガウスモデルの妥当性を評価すること。
• 将来のグローバルフィットに備えて、e+e−消失データを用いて非摂動的サダコフ因子に制約を加えること。
• QCD進化を組み込むことで、SIDIS、Drell-Yan、e+e−反応の複数の過程にわたる一貫性のあるTMDグローバルフィットの基盤を築くこと。

提案手法

• TMD PDFおよびTMD FFにフレーバー依存のガウスアンザッツを採用し、横運動量の分散がフレーバーおよび縦運動量分率（xまたはz）に依存する形で定式化する。
• 低横運動量SIDISにおける1次項の因子化式を用い、生成断面積をTMD PDFとTMD FFの畳み込みとして表現する。
• モンテカルロレプリカ法を用いて、プロトンおよびデュテロン標的に対するHERMESのSIDISデータ（πおよびKを最終状態に含む）にモデルをフィットし、不確実性を推定する。
• 横運動量幅のフレーバー固有パラメータ⟨k²⊥,a⟩（PDF用）および⟨P²⊥,a→h⟩（FF用）を導入し、xおよびzに依存する関数形を採用する。
• フレーバー独立のガウスモデルとの比較を通じて、フレーバー依存性の統計的有意性を評価する。
• 非摂動的進化を制約する枠組みをe+e−消失データを用いて拡張し、将来のQCD進化付きグローバルフィットに寄与することを目的とする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 TMD分岐関数における固有の横運動量はフレーバー依存性を示すか？ もし示すならば、好ましい、非好ましい、奇妙クォーク分岐の間でどのように変化するか？
• RQ2 TMD parton分布関数の横運動量に測定可能なフレーバー依存性があるか、特にバリオンクォークと海クォークの間でどう異なるか？
• RQ3 u→K+および他の過程におけるTMD FFの幅は、好ましい分岐と比較してどうなるか？ これにより非摂動的ダイナミクスにどのような示唆が得られるか？
• RQ4 観測されたTMD FFにおけるフレーバー依存性は、68%信頼水準でフレーバー独立モデルと区別できるか？
• RQ5 e+e−消失データを用いて、非摂動的サダコフ因子にどのような制約を加えることができるか？ これにより、将来的なグローバルTMDフィットに寄与する。

主な発見

• 分析により、TMD分岐関数におけるフレーバー依存性の強い証拠が得られた。⟨P²⊥,unf⟩および⟨P²⊥,uK⟩は⟨P²⊥,fav⟩に比べて約20%大きい。すべての点がフレーバー独立モデルの68%信頼区間の外側に位置している。
• TMD PDFに関しては、⟨k²⊥,dv⟩ < ⟨k²⊥,uv⟩ < ⟨k²⊥,sea⟩の傾向が示唆されるが、証拠は弱く、フレーバー独立な状態も68%信頼区間に含まれる。
• ⟨k²⊥,uv⟩の68%信頼区間は0.36±0.14 GeV²、⟨k²⊥,dv⟩は0.30±0.17 GeV²、⟨k²⊥,sea⟩は0.41±0.16 GeV²であり、バリオンクォークから海クォークへと進むに従い横運動量が増加していることを示している。
• TMD FFに関しては、⟨P²⊥,fav⟩の68%信頼区間は0.15±0.04 GeV²、⟨P²⊥,unf⟩は0.19±0.04 GeV²、⟨P²⊥,uK⟩および⟨P²⊥,sK⟩はともに0.18±0.05 GeV²である。
• 生成断面積の畳み込み構造に従い、TMD PDFとTMD FFの横運動量幅の強い反相関が観察された。
• 本研究では、非摂動的成分をグローバルフィットフレームワークでより正確に制約するため、QCD進化およびe+e−消失およびDrell-Yan過程のデータを統合する必要があると指摘した。