[論文レビュー] Pomeron dominance in deeply virtual Compton scattering and the femto holographic image of the proton

D. Müller|ArXiv.org|Apr 30, 2006

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 14

ひとこと要約

本稿では、高エネルギーにおける深くバリエーションのあるコムプトン散乱（DVCS）におけるソフト・ポメロン支配が、HERAデータからの一般化部分子分布（GPD）の抽出を可能にし、陽子内部のクォーキュールおよびグルーオン分布の3次元フェムト・ホログラム的像を明らかにする。二重対数近似とメリン＝バーンズ積分を用いて、陽子の電荷半径をはるかに超えて広がる部分子の横断的空間分布が導出され、平均二乗距離は0.6 fmの電荷半径と比較して約40–50%大きいことが示され、実験的なt傾きと整合的である。

ABSTRACT

The dominance of the soft pomeron in soft high energy scattering and the evolution to the deeply virtual regime, predicted by perturbation theory, allow us to reveal generalized parton distributions from H1 and ZEUS measurements of deeply virtual Compton scattering. These distributions encode a holographic image of the proton, which will be presented.

研究の動機と目的

• 高エネルギーでの深くバリエーションのあるコムプトン散乱（DVCS）のHERA測定から、ソフト・ポメロン支配を用いて一般化部分子分布（GPD）を抽出すること。
• 小縦運動量分率xにおける、陽子内部のクォークおよびグルーオン分布の3次元フェムト・ホログラム的像を再構成すること。
• 二重対数近似において、非摂動的ソフト・ポメロン入力を摂動的QCDの発展と接続すること。
• ポメロン交換と異常次元極を介して、DVCS断面積の観測されたエネルギーおよび仮想性依存性を説明すること。
• モデルがハードベクトルメソン電磁生産およびDVCSからの実験的t傾きデータと一貫しているかどうかを検証すること。

提案手法

• 低スケールにおける非摂動的入力をモデル化するため、レッジ・ハリソン理論におけるソフト・ポメロン支配（軌道 αP(t) = 1.08 + 0.25t）を用いる。
• 部分子密度の発展方程式における支配的対数項を再結合するため、二重対数近似を適用する。
• スピンn=1におけるポメロン極を有する初期条件の項としてGPDを表現するために、メリン＝バーンズ積分を用いる。
• 尺度発展をαs(Q²)/αs(Q₀)の指数化によって組み込んだ、GPD HΣおよびHGの一次近似解析的形を導出する。
• GPDのフーリエ変換により、インパクトパラメータ空間における横断的空間分布 ρ(x, b, Q²) を得る。
• t依存性をモデル化し、平均二乗横方向距離 ⟨b²⟩ を抽出するために、指数関数的および多重極形式因子のアンサッツを用いる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高エネルギー散乱におけるソフト・ポメロン支配は、DVCSデータからの一般化部分子分布（GPD）の抽出をどのように可能にするか？
• RQ2 GPDから再構成された小xにおける陽子内部のグルーオンおよび海クォークの横断的空間分布はどのようなものか？
• RQ3 二重対数近似は、DVCS振幅の観測されたエネルギーおよび仮想性依存性をどの程度正確に再現できるか？
• RQ4 部分子の平均二乗横方向距離 ⟨b²⟩ は陽子の電荷半径と比べてどのように異なるのか？その増加はどのように説明できるか？
• RQ5 DVCS断面積のt傾きは、ソフト・ポメロン入力と摂動的発展の相互作用によって一貫して説明可能か？

主な発見

• 部分子の平均二乗横方向距離 ⟨b²⟩ は、0.6 fmの陽子電荷半径と比較して40–50%大きいことが判明し、空間的に広がった分布を示している。
• DVCS振幅のt傾き B(W, Q²) は、ハードベクトルメソン電磁生産における実験的観測と整合的な対数的スケーリング行動を示している。
• 二重対数近似は、断面積のエネルギーおよび仮想性依存性をうまく再現しており、放射修正によって一次近似予測からのずれが小さくなっている。
• グルーオンGPD H^G(x, η=0, t) は、海クォークGPD H^Σ よりもはるかに広がっており、後者は大きさが著しく小さい。
• 多重極アンサッツは、指数関数的形よりも長い尾部を示し、平均 ⟨b²⟩ を最大30%まで増加させる。
• モデルの予測は、非摂動的パラメータを一つに正規化することでHERAデータと整合的であり、ソフト・ポメロン入力と摂動的発展フレームワークの妥当性が裏付けられている。