[論文レビュー] Second order contributions to the elastic large-angle Bhabha scattering cross-section. I: all except 2-loop box diagrams

A. B. Arbuzov, É. A. Kuraev+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 1, 1998

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、高エネルギーでの弾性的な大角度Bhabha散乱断面積に対する2次放射修正を計算しており、1ループ振幅の二乗からの仮想光子修正、干渉項（頂点型およびボックス型）、および二重のソフト光子放出を含む。結果は、純粋な2ループボックス図を除き、O(α²L²)およびO(α²L)の寄与をカバーする解析的形で提示されている。

ABSTRACT

The cross-section of (quasi-)elastic large-angle electron-positron scattering at high energies is calculated. Radiative corrections of the orders O(\alpha^2 L^2) and O(\alpha^2 L), besides pure two-loop box contributions, are explicitly calculated. In the second order we considered the following sources of corrections: 1) Virtual photonic corrections coming from squares of 1-loop level amplitudes and their relevant interferences (vertex-type and box-type Feynman diagrams). 2) Double soft photon emission and one-loop corrections to single soft photon emission. The results are presented in an analytical form.

研究の動機と目的

• 高エネルギーでの弾性的な大角度Bhabha散乱断面積に対する2次放射修正を計算すること。
• 1ループ振幅の二乗からの仮想光子修正およびそれらの干渉項（頂点型およびボックス型のフェ Feynman 図を含む）を含めること。
• 二重ソフト光子放出および単一ソフト光子放出に対する1ループ補正を考慮すること。
• 高エネルギーe⁺e⁻散乱における精度の高いQED計算のため、結果を解析的形で提示すること。
• 純粋な2ループボックス図を除く、高次のQED補正の理解を拡張すること。

提案手法

• 仮想補正を1ループ振幅の二乗から量子電磁力学（QED）を用いて計算した。
• 1ループ振幅とその二乗との間の干渉項（特に頂点型およびボックス型のフェ Feynman 図）を含めた。
• 二重ソフト光子放出を2次補正の源として扱い、仮想補正との干渉項を含めた。
• 単一ソフト光子放出過程に対する1ループ補正を計算し、O(α²L)項に寄与した。
• 断面積の寄与を閉形式で得るために解析的手法を用いた。
• 純粋な2ループボックス図を体系的に除外し、他のすべての2次寄与に焦点を当てた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 O(α²L²)およびO(α²L)において、仮想光子修正が大角度Bhabha散乱断面積に与える寄与は何か？
• RQ2 1ループ振幅とその二乗との干渉項が2次に及ぼす断面積への影響は何か？
• RQ3 二重ソフト光子放出は、Bhabha散乱に対する2次放射補正においてどのような役割を果たすか？
• RQ4 単一ソフト光子放出に対する1ループ補正は、O(α²L)項にどのように寄与するか？
• RQ5 高エネルギーでのBhabha散乱において、ボックスを除く2次寄与の解析的構造は何か？

主な発見

• この論文は、純粋な2ループボックス図を除き、すべての2次寄与について解析的表現を導出した。
• 1ループ振幅の二乗からの仮想補正（頂点型およびボックス型の干渉項を含む）は、O(α²L²)およびO(α²L)項に顕著な寄与を示した。
• 二重ソフト光子放出は2次断面積に寄与し、その振幅および干渉項が明示的に計算された。
• 単一ソフト光子放出に対する1ループ補正は、O(α²L)項に寄与することが判明し、2次補正構造を完成させた。
• 結果は閉じた解析的形で提示されており、高エネルギーe⁺e⁻散乱実験における正確な理論予測を可能にした。
• 純粋な2ループボックス図を除外することで、ボックスを除く2次寄与に焦点を当てた分析が可能となり、それらが放射補正において果たす役割が明確になった。