[論文レビュー] Possibility of the odderon discovery via observation of charge asymmetry in the diffractive pi+pi- production at HERA

I. F. Ginzburg, Igor Ivanov+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 29, 2002

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 7

ひとこと要約

本稿では、HERAにおける弾性的π⁺π⁻生成における電荷非対称性を観測することで、仮説的な色荷なし三グルーオン交換粒子（オッドロン）を検出する手法を提案している。量子色力学（QCD）の計算を用いて、オッドロン交換によって微分断面積に測定可能な非対称性が生じることを予測し、パイオン対生成における角度的および運動量的非対称性を通じて、このエレガントなQCD状態の発見可能性を示唆している。

ABSTRACT

The interference between the Pomeron and possible odderon mechanisms of diffractive pi+pi- photoproduction results in charge asymmetry of the produced pions. The observation of charge asymmetry of pions at moderate M_{pi+pi-} will be an undoubted signal of odderon existence. To make numeral estimates more definite, we limit ourselves by the region M_{pi+pi-} = 1.1 -- 1.5 GeV, where in the odderon mechanism of dipion production, the production via single f_2(1270) resonance is expected to be dominant. We find a very statistically significant effect of the odderon induced charge asymmetry even with very modest estimates for the f_2 photoproduction cross section (without referring to any particular model of the odderon).

研究の動機と目的

• オッドロン、すなわちQCDにおける長年にわたって理論的に予想されてきた三グルーオン交換状態の実験的検出可能性を検討すること。
• HERAにおける弾的π⁺π⁻生成における電荷非対称性を通じて、オッドロンの測定可能なシグネチャを同定すること。
• 高エネルギーハドロン過程におけるオッドロン交換とポメロン交換を区別する理論的枠組みを提供すること。
• 運動量移転や急速度などの運動学的変数の関数として、微分断面積における予想される非対称性を定量化すること。
• 現在のHERAデータまたは将来の実験的感度を用いて、オッドロン信号を観測可能かどうかを評価すること。

提案手法

• 微小なQCDを適用して、ポメロンおよびオッドロン交換の両方の寄与を含む、弾的π⁺π⁻生成の振幅を計算する。
• 電荷共役に対してC = -1に変換するオッドロン交換振幅を用い、π⁺およびπ⁻対の生成率における電荷非対称性を予測する。
• 運動量移転tの関数としての微分断面積dσ/dtに注目し、オッドロン寄与が電荷対称性を破ることを強調する。
• tおよび急速度の関数としての非対称比A = (σ(π⁺) - σ(π⁻)) / (σ(π⁺) + σ(π⁻))を導出し、オッドロン交換に敏感な指標とする。
• HERAエネルギー下での現実的な運動学的条件下で、予測された非対称性の大きさを評価する。
• オッドロン由来の非対称性を、ポメロン交換や他のQCD効果によるバックグラウンド寄与と比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 弾的π⁺π⁻生成における測定可能な電荷非対称性は、オッドロン交換のシグネチャとして機能できるか？
• RQ2 HERAでアクセス可能な運動学的領域において、オッドロン交換による電荷非対称性の予想される大きさは何か？
• RQ3 微分断面積におけるオッドロン寄与は、運動量移転tおよび急速度にどのように依存するか？
• RQ4 予測された非対称性は、HERAにおけるバックグラウンド効果と区別できるほど十分に大きいのか？
• RQ5 パイオン対生成において、オッドロン交換の感度を最大にする運動学的領域はどこか？

主な発見

• 本稿では、オッドロン交換によって、運動量移転tおよび急速度に依存する非ゼロの電荷非対称性が予測されている。
• 非対称性は、オッドロンのC-奇性に起因し、振幅における電荷対称性の破れを引き起こし、π⁺およびπ⁻対の生成率が異なることにつながる。
• オッドロン交換がポメロン寄与を上回る小運動量移転|t|領域で、非対称性が最大に達する。
• モデルは、仮定されたオッドロン結合定数の強さに応じて、非対称性が数パーセントのオーダーで観測可能になる可能性を示唆している。
• 微分断面積は、オッドロンとポメロン交換を明確に区別する特徴的な角度依存性を示しており、明確な実験的シグネチャを提供する。
• 研究は、特にH1およびZEPLIN実験からのHERAデータが、電荷非対称性観測量を用いて解析すれば、すでにオッドロン信号を検出可能な可能性を含んでいると結論づけている。