[論文レビュー] Semihard diffractive production of neutral mesons by off shell photons and the range of pQCD validity

I.F. Ginzburg, Dmitry Yu. Ivanov+1 more|ArXiv.org|Aug 16, 1995

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、摂動的量子色力学（pQCD）を用いて、仮想光子を介する中性ベクトルメソンの半硬化的な微小散乱生成を調べる。最低次の非自明な近似において、実光子ではpQCDの有効性の境界が極めて高いが、光子の仮想性Q²が増加するにつれて著しく低下する。したがって、HERAにおける仮想光子の生成は、この領域におけるpQCD予測の実験的検証に適した試験的場となる。

ABSTRACT

We study the dependence on photon virtuality $Q^2$ for the semihard quasi--elastic photoproduction of neutral vector mesons on a quark, gluon or real photon (at $s\gg p_{\bot}^2, Q^2; p_{\bot}^2 \gg μ^2 \approx (0.3$ GeV)$^2$). To this end we calculate the corresponding amplitudes (in an analytical form) in the lowest nontrivial approximation of the perturbative QCD. The amplitudes for the production of mesons consisting of light quarks vary very rapidly with the photon virtuality near $Q^2=0$. We estimate the bound of the pQCD validity region for such processes. For the process with mass shell photon the obtained bound is very high, and this region seems beyond opportunities of real experiment. This bound decreases fast with the increase of $Q^2$, and we expect that the virtual photoproduction at HERA provides the opportunity to test the pQCD results. The signature of this region is discussed.

研究の動機と目的

• 半硬化的微小散乱光子生成における中性ベクトルメソンの摂動的量子色力学（pQCD）の有効範囲を特定すること。
• 特にQ² ≈ 0に近い領域における生成振幅が光子の仮想性Q²にどのように依存するかを分析すること。
• HERAにおける仮想光子生成が、pQCD予測の実験的検証に実現可能であるかを評価すること。
• このような過程におけるpQCD有効領域の開始を示す運動量的特徴を同定すること。
• s ≫ p⊥², Q²; p⊥² ≫ μ² ≈ (0.3 GeV)² という特定の運動量的制約下で、クォーク、グルーオン、実光子に対するメソン生成の解析的振幅を計算すること。

提案手法

• pQCDの最低次の非自明な順序において、解析的手法を用いて中性メソン生成の散乱振幅を計算する。
• 仮想性Q²を持つ非局在的光子によって駆動される生成過程を検討し、s ≫ p⊥², Q² となるsチャネル過程に注目する。
• 半硬化的過程に適した、横運動量の二乗p⊥²がスケールμ² ≈ (0.3 GeV)² よりも著しく大きいという運動量的制約を適用する。
• Q² ≈ 0に近い領域における振幅の振るまいを評価し、pQCD適用の開始を特定する。
• 計算された振幅を用いて、pQCDの結果が信頼できるようになるQ²の下限を推定する。
• 実光子（Q² = 0）と仮想光子におけるpQCD有効領域を比較し、Q²が適用範囲を拡大する役割を強調する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 半硬化的過程における微小散乱生成振幅は、光子の仮想性Q²にどのように依存するか？
• RQ2 Q²が増加するにつれて、メソン生成におけるpQCD有効性の境界はどのように変化するか？
• RQ3 実光子生成実験ではpQCD領域に到達可能か、それとも仮想性が必要になるか？
• RQ4 HERAにおける仮想光子生成は、中性メソン生成のpQCD予測の実験的検証に実現可能か？
• RQ5 これらの過程におけるpQCD有効領域への移行を特徴付ける運動量的特徴は何か？

主な発見

• Q² ≈ 0に近い領域では、軽いクォークへのメソン生成におけるpQCD振幅はQ²に強く依存し、仮想性に非常に敏感であることが示された。
• 実光子（Q² = 0）では、pQCD有効性の境界が極めて高く、現在の施設では実験的に到達不可能である。
• Q²が増加するにつれて、pQCD有効性の境界は著しく低下し、より高い仮想性を持つ過程が理論的・実験的に取り扱いやすくなる。
• HERAにおける仮想光子生成は、半硬化的領域におけるpQCD予測の実験的検証に適した実験的窓を提供すると予想される。
• pQCD有効領域の運動量的特徴は、s ≫ p⊥², Q² および p⊥² ≫ μ² ≈ (0.3 GeV)² であり、非摂動的効果を抑制するのに十分なQ²が要求される。
• 最低次の非自明なpQCD近似で導かれた解析的振幅は、指定された運動量的領域で有効であり、明確なQ²依存性を示している。