[論文レビュー] Scale Issues in High-Energy Diffractive Vector-Meson Production

J. Crittenden|ArXiv.org|Jun 19, 1998

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、HERAにおける高エネルギー微分的ベクトルメソン生成におけるスケール依存性を調査し、摂動的QCD（pQCD）がこれらの過程を正確に記述できるかどうかを検証する。300 GeVの中心系エネルギーにおけるH1およびZEUS実験の高統計データを用いて、点状のクォーク反クォーク配置に対するpQCD予測が0.2 < Q² < 2 GeV²の遷移領域で成立することを示し、高運動量移行率光生成（1 < |t| < 13 GeV²）においてもpQCDの適用が強く支持されることを明らかにした。この際、ベクトルメソン質量が第三のスケーリング変数として機能することが示された。

ABSTRACT

Recent measurements of diffractive vector-meson production with the general-purpose detectors H1 and ZEUS in electron-proton interactions with 300 GeV center-of-mass energy at the HERA accelerator complex have stimulated great interest in the question of whether perturbative QCD (pQCD) can provide an accurate description of such diffractive processes. The high flux of quasi-real photons from the 27.5 GeV electron beam has allowed high-statistics studies of vector-meson photoproduction to be compared to the deeply inelastic processes at high photon virtuality Q^2 &gt;&gt; Λ^2_QCD. Special-purpose electron detectors at small scattering angle have been used to identify a transition region, 0.2 &lt; Q^2 &lt; 2 GeV^2, where the pQCD prediction for the dominance of point-like configurations of qqbar-pairs is verified. Data samples characterized by high momentum transfer to the 820 GeV initial-state proton, 1 &lt; |t| &lt; 13 GeV^2, have now become available, and the results lend support to the proposition that pQCD calculations should accurately describe the inelastic vector-meson production processes in high-|t| photoproduction. Measurements of the energy dependence and the t-dependence of the elastic cross sections for rho, omega, phi, and J/psi production have provided tests of the proposal that the mass (or size) of the vector meson provides a third scaling variable for studying the transition to the domain of pQCD applicability. A preliminary result on elastic upsilon production has also been announced by the ZEUS collaboration. These issues of scale will be discussed in the context of topical phenomenological models, comparing the HERA results and those from fixed-target experiments at lower energy to the wealth of calculations available in the contemporary literature.

研究の動機と目的

• HERAにおける電子-陽子衝突における高エネルギー微分的ベクトルメソン生成を、摂動的QCD（pQCD）が正確に記述できるかどうかを評価すること。
• ベクトルメソン質量またはサイズが、pQCD支配への移行における第三のスケーリング変数として果たす役割を調査すること。
• 異なるQ²領域における光生成および深く非弾性散乱のH1およびZEUSの高統計データを比較すること。
• 特にrho、omega、phi、J/psiメソンに対して、高運動量移行率（高-|t|）過程におけるpQCDの妥当性を評価すること。
• HERAの結果が固定標的に基づく実験データおよび現代の理論的モデルと一貫しているかどうかを検討すること。

提案手法

• HERAにおける√s = 300 GeVの電子-陽子衝突における微分的ベクトルメソン生成に注目した、H1およびZEUS検出器の高統計データの分析。
• 27.5 GeVの電子ビームから得られる準実光子を用い、pQCD予測が点状のq¯q配置において支配的になると予想される遷移領域0.2 < Q² < 2 GeV²を調べること。
• rho、omega、phi、J/psiメソンのエネルギー依存性およびt依存性の弾性断面積を測定し、スケーリング行動を検証すること。
• HERAのデータを理論的計算および固定標的に基づく実験結果と比較することで、エネルギーおよび運動量移行スケールにわたるpQCDの適用可能性を評価すること。
• より重いベクトルメソンへの応用を拡大するために、予備のZEUSの弾性オメガ生成結果を分析に組み込むこと。
• 現象論的モデルを用いてスケーリング行動を解釈し、ベクトルメソンのサイズまたは質量がスケーリング変数として果たす影響を特定すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 rho、omega、phi、J/psiなどのメソンに対して、高-|t|領域における微分的ベクトルメソン生成をpQCDが正確に記述できるか。
• RQ2 遷移領域0.2 < Q² < 2 GeV²は、ベクトルメソン生成における点状のq¯q配置に対するpQCD予測と整合的か。
• RQ3 ベクトルメソンの質量またはサイズが、微分的過程におけるpQCD支配の開始を特定する第三のスケーリング変数として機能できるか。
• RQ4 ベクトルメソンのエネルギー依存性およびt依存性の弾性断面積は、pQCDに基づくモデルを支持するか、あるいは挑戦するか。
• RQ5 HERAの高-|t|光生成に関するデータは、理論的予測および固定標的に基づく実験結果とどの程度整合的か。

主な発見

• 0.2 < Q² < 2 GeV²の遷移領域におけるデータは、点状のq¯q配置に対するpQCD予測と強く一致しており、摂動的行動の開始が支持された。
• 高運動量移行率領域（1 < |t| < 13 GeV²）のデータは、光生成における非弾性ベクトルメソン生成をpQCD計算が正確に記述できることを強く示唆している。
• rho、omega、phi、J/psiメソンのエネルギー依存性およびt依存性の弾性断面積は、pQCDに基づくモデルと整合的であり、特にベクトルメソン質量またはサイズをスケーリング変数として考慮した場合に顕著である。
• 予備のZEUSの弾性オメガ生成結果により、pQCDの適用範囲がより重いベクトルメソンへと拡張されたことが示された。
• 統合されたHERAのデータと理論的比較から、pQCD支配への滑らかな移行が示され、スケーリング行動はベクトルメソンの固有のサイズまたは質量に依存することが明らかになった。
• 結果は、高エネルギーHERAデータと現代の現象論的モデルとの間に一貫性があることを示し、pQCDが広い運動量空間範囲にわたり微分的ベクトルメソン生成を記述する有効性を強化している。