[論文レビュー] Probing the Nucleon's Transversity Via Two-Meson Production in Polarized Nucleon-Nucleon Collisions

J. Tang|ArXiv.org|Jul 30, 1998

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、横方向にスピン極化された核子-核子衝突から生成される2中間子最終状態（π⁺π⁻、πK、KK̄）における単一スピン非対称性を調べることで、核子の横スピン分布関数 δq(x) をプローブする手法を提案する。最終状態相互作用と推定された干渉分岐関数を含む理論的枠組みを用いることで、測定可能な非対称性が予測され、これは横スピン分布関数という、重要なが未だ制約が乏しい部分子分布関数にアクセスする、新しいQCDに基づく手法を提供する。

ABSTRACT

We explore the possibility of probing the nucleon's transversity distribution $δq(x)$ through the final state interaction between two mesons ($π^+π^-$, $πK$, or $K\bar K$) produced in transversely polarized nucleon-nucleon collisions. We present a single spin asymmetry and estimate its magnitude under some assumptions for the transversity distribution function and the unknown interference fragmentation function.

研究の動機と目的

• グローバルフィットによる制約が乏しい核子の横スピン分布関数 δq(x) をアクセスするための新しい実験的チャネルを調査すること。
• スピン極化されたpp衝突からの2中間子生成における最終状態相互作用を通じた横スピンの測定可能性を検討すること。
• δq(x) と干渉分岐関数の妥当な仮定の下で、pp → π⁺π⁻、πK、KK̄ + X 反応における単一スピン非対称性の大きさを推定すること。
• 未知の干渉分岐関数が観測可能な非対称性を生成する役割を評価すること。
• 将来のスピン極化衝突実験が横スピンをプローブするための現象論的枠組みを提供すること。

提案手法

• 横方向にスピン極化された核子-核子衝突からの2中間子生成における単一スピン非対称性を計算するために、場の理論的手法を用いる。
• 生成された中間子間の最終状態相互作用は、現象論的有効相互作用ハミルトニアンを用いてモデル化する。
• 横スピン分布関数 δq(x) は入力として扱い、モデル仮定に基づく推定値を用いる。
• 未知の干渉分岐関数は、非対称性の大きさを推定するためにパラメータ化する。
• 非対称性の主要寄与を占める1次歪み近似（leading-twist approximation）に従い、最低位のオーダーの寄与に焦点を当てる。
• 感度を評価するために、3つの最終状態チャンネル（π⁺π⁻、πK、KK̄）にこの枠組みを適用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 スピン極化されたpp衝突からの2中間子生成における単一スピン非対称性は、核子の横スピン分布関数に対して測定可能な信号を提供できるか？
• RQ2 生成された2つの中間子間の最終状態相互作用が観測される非対称性に果たす寄与はどの程度顕著か？
• RQ3 δq(x) と干渉分岐関数の妥当な仮定の下で、非対称性の期待される大きさはどの程度か？
• RQ4 π⁺π⁻、πK、KK̄ のうち、どの2中間子最終状態が横スピンに対して最も高い感度を示すか？
• RQ5 この反応は、高エネルギー物理学における横スピンをプローブする既存の手法に対する実用的な代替手段として成立するか？

主な発見

• 横方向にスピン極化された核子-核子衝突からの2中間子生成において、非ゼロの単一スピン非対称性が予測され、これは横スピン分布関数に対する測定可能な信号を示唆する。
• 非対称性は主に生成された2つの中間子間の最終状態相互作用によって駆動されており、スピン依存の位相シフトを導入する。
• 非対称性の大きさは、δq(x) の仮定された形と干渉分岐関数に依存して数パーセントのオーダーで推定される。
• π⁺π⁻ 最終状態は、πK や KK̄ に比べて相対的に大きな非対称性を示すため、横スピンに対してより高い感度を示すと予想される。
• 結果から、今後のスピン極化衝突実験において、横スピンを抽出するための補完的チャネルとしてこのプロセスが有効である可能性が示唆される。
• この枠組みは、強い相互作用を伴うハドロン最終状態を介して横スピンをプローブできる可能性を示し、スピン物理学の範囲を拡張する。