[論文レビュー] Possible Odderon Effects in Hadron-Nucleon Scattering

C. Merino, M. M. Ryzhinskiy+1 more|ArXiv.org|Oct 7, 2008

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 2被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、介入値が1に近く、符号が負であるレッジ極交換を通じたオッドロン寄与が、ハドロン-陽子散乱における全微分断面積の差、実部/虚部振幅比、および包含的粒子-反粒子生成の差に与える影響を調査する。ISRエネルギーにおける全微分断面積の差は、小さなオッドロン信号を示唆するが、実部/虚部振幅比および包含的スペクトルとの整合性から、有効なオッドロン介入値が小さいことが支持される。最良適合では $\alpha_{\text{SJ}} = 0.5 \pm 0.1$ が得られ、現在のエネルギー領域におけるオッドロン効果の証拠は限定的である。

ABSTRACT

We consider the possible contribution of Odderon (Reggeon with α_{Odd}(0) \sim 1 and negative signature) exchange to the differences in the total cross sections of particle and antiparticle, to the ratios of real/imaginary parts of the elastic pp amplitude, and to the differences in the inclusive spectra of particle and antiparticle in the central region. The experimental differences in total cross sections of particle and antiparticle are compatible with the existence of the Odderon component but such a large Odderon contribution seems to be inconsistent with the values of Re/Im ratios. In the case of inclusive particle and antiparticle production the current energies and/or accuracy of the experimental data don't allow a clear conclusion.

研究の動機と目的

• ppおよび $\bar{p}p$ の全微分断面積、実部/虚部振幅比、および包含的 $p/\bar{p}$ 生成比の実験的データが、$\alpha_{\text{Odd}}(0) \sim 1$ のオッドロン寄与を支持するかどうかを評価すること。
• 観測された粒子と反粒子の相互作用の差が、オッドロン交換によって説明可能かどうか、あるいは従来の $\omega$-レッジオン交換や他のメカニズムによってよりよく記述されるかどうかを特定すること。
• 既存の高エネルギー実験データ、特にISRおよびLHC時代の測定結果と、オッドロン寄与の整合性を評価すること。
• クォーク-グルーオンストリングモデル（QGSM）の予測を、中間ラピディティ領域における $\bar{p}/p$ の実験的生成比と照らし合わせること。

提案手法

• 符号依存の振幅構造を持つレッジ極交換形式を用い、$A(s,t) = g_1(t)g_2(t)(s/s_0)^{\alpha_R(t)-1}\eta(\theta)$ とモデル化する。ここで $\eta(\theta)$ はオッドロンの負符号を符号化する。
• $\Delta\sigma^{\text{tot}}_{hp} = \sigma^{\text{tot}}_{\bar{h}p} - \sigma^{\text{tot}}_{hp} \propto (s/s_0)^{\alpha_R(0)-1}$ に対するべき乗則フィットを用いて、$pp/\bar{p}p$ の断面積差から有効介入値 $\alpha_R(0)$ を抽出する。
• ISRデータを含む、弾性 $pp$ 振幅の実部と虚部の比の分析を、$\eta(\theta)$ 形式を用いて行い、負符号のオッドロン交換に一致するずれが存在するかを検証する。
• 中間ラピディティ領域における $pp$ 衝突での実験的 $\bar{p}/p$ 生成比を、$\alpha_{SJ}(0)$ を自由パラメータとするQGSMの予測と比較し、$\chi^2$ 最小化に基づいてフィットする。
• エネルギー全域にわたる $\bar{p}/p$ 生成比データに対して $\chi^2$-ベースの統計的分析を実施し、最も確からしい $\alpha_{SJ}(0)$ および $\varepsilon$ の値を特定する。
• $t$-チャンネル3グルーオン交換がオッドロンのQCD的実現であることを検討し、フレーバー数および $C$-パリティの整合性を保証する。

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 $pp$ と $\bar{p}p$ 全微分断面積の差は、$\alpha_{\text{Odd}}(0) \sim 1$ のオッドロン交換によって説明可能か？
• RQ2 特にISRエネルギー領域において、弾性 $pp$ 散乱における実部/虚部振幅比に一貫したオッドロン寄与が存在するか？
• RQ3 中間ラピディティ領域における $pp$ 衝突の包含的 $\bar{p}/p$ 生成比は、1から逸脱しており、オッドロン交換の兆候である可能性があるか？
• RQ4 現在の $\bar{p}/p$ 生成比および振幅比の実験的データは、単一のオッドロンモデルと相互に整合的か？
• RQ5 $\chi^2$ フィットに基づく $\bar{p}/p$ 生成比データから、オッドロン介入値 $\alpha_{\text{SJ}}(0)$ の最も確からしい値は何か？

主な発見

• ISRエネルギー領域（$\sqrt{s} \geq 30$ GeV）における $pp$ と $\bar{p}p$ 全微分断面積の差は、小さなオッドロン寄与と整合的であるが、必要な結合定数はポメロンの結合定数に比べてはるかに弱い。
• 特にISRデータを含む実部/虚部振幅比データは、$\alpha_{\text{Odd}}(0) \sim 0.9$ でない限り、大きなオッドロン寄与と整合しない。FNALおよび旧CERN-SPSのデータポイントのみが、そのような信号の余地を残している。
• 中間ラピディティ領域における包含的 $\bar{p}/p$ 生成比は、$\alpha_{\text{SJ}}(0) = 0.5 \pm 0.1$ で最もよく記述され、これらのエネルギー領域における顕著なオッドロン効果は示唆されない。
• QGSMは、$\alpha_{\text{SJ}}(0) \simeq 0.9$ の場合に $\bar{B}/B$ の比が約3–4%のずれを示すが、現在のデータは $\alpha_{\text{SJ}}(0) \simeq 0.5$ と整合的であり、強いオッドロン信号は示唆されない。
• 唯一の2つの実験的データポイント—H1コラボレーションの $\sqrt{s} \sim 100$ GeV における $\bar{p}/p$ および $\bar{\Lambda}/\Lambda$ の比—が、大きなオッドロンエネルギースケールの兆候を示唆しているが、誤差が非常に大きい。
• 全体的なデータセットにはオッドロン効果の明確な証拠がない。$\chi^2$ 分析からの最も確からしい $\alpha_{\text{SJ}}(0)$ の値は $0.5 \pm 0.1$ であり、顕著なオッドロン寄与がないことを支持する。