[論文レビュー] SIDIS in target fragmentation region

A.M. Kotzinian, M. Anselmino+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 12, 2011

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 4被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、半無傷深エネルギー散乱（SIDIS）の標的断片化領域（TFR）におけるスピンおよび横運動量依存性破断関数のリーディング・ツイスト形式を構築し、TFRにおける単一ハドロン生成が、1次オーダーでSiversに類似した方位角非対称性しかアクセスしないことを示している。さらに、一方のハドロンが現在断片化領域（CFR）に、もう一方がTFRに生成される二重ハドロン生成—DSIDIS—が、すべての16個のリーディング・ツイスト破断関数にアクセス可能であり、ヌクレオンの3次元スピン構造の完全なトモグラフィック再構成を可能にすることを示している。

ABSTRACT

We shortly describe the leading twist formalism of spin and transverse-momentum dependent fracture functions recently developed and present results for the production of spinless hadrons in the target fragmentation region (TFR) of SIDIS. In this case not all fracture functions can be accessed and only a Sivers-like single spin azimuthal asymmetry shows up at LO cross-section. Then, we demonstrate that the measurement of spin dependent azimuthal asymmetries in double hadron production in polarized SIDIS -- with one spinless hadron produced in the current fragmentation region (CFR) and another in the TFR -- would provide access to all 16 leading twist fracture functions.

研究の動機と目的

• SIDISの標的断片化領域（TFR）におけるスピンおよび横運動量依存性（STMD）破断関数の理論的枠組みを拡張すること。
• TFRにおける単一ハドロン生成の限界を扱い、1次オーダーでSiversに類似した方位角非対称性しかアクセスできないこと。
• 二重ハドロン生成（DSIDIS）を用いて、すべての16個のリーディング・ツイスト破断関数にアクセスする手段を提案すること。
• DSIDISにおけるスピン依存方位角非対称性の測定が、ヌクレオンの3次元スピン依存部分子構造の完全再構成を可能にすることを示すこと。
• 将来の実験施設—JLab 12および電子イオン衝突装置（EIC）—を、提案された枠組みを検証する最適な環境として特定すること。

提案手法

• 標的断片化領域（TFR）におけるSIDISにSTMD破断関数を適用し、TMD因子化形式を適応させ、標的ヌクレオンからのクォークのハード散乱後にTFRでハドロンを生成する確率を記述する。
• TFRにおける単一ハドロン生成の1次オーダー（LO）断面積を導出し、破断関数へのアクセスが限定されているため、Siversに類似した方位角非対称性に依存することを示した。
• 一方のハドロンを現在断片化領域（CFR）に、もう一方をTFRに生成する二重ハドロン生成（DSIDIS）を導入し、コリンズ効果を用いてクォークの横スピンをプローブする。
• 未極化／断片化関数とSTMD破断関数の畳み込みとして、スピン依存項（縦および横標的スピン極化）を含む、DSIDISの完全な1次オーダー断面積を構築した。
• 構造関数に ${\bf P}_{T1} \cdot {\bf P}_{T2}$ 相関が存在することを特定し、CFRおよびTFRにおけるハドロン間の長距離方位角相関を生成することを示した。
• DSIDIS断面積の構造が、2つのハドロンの方位角のスピン非対称性を通じて、すべての16個のリーディング・ツイスト破断関数にアクセス可能であることを示した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜSIDISのTFRにおける単一ハドロン生成は、スピンおよび横運動量依存性破断関数の完全なセットにアクセスできないのか？
• RQ2 どのようにしてSIDISにおける二重ハドロン生成（DSIDIS）が、TFRにおけるすべての16個のリーディング・ツイスト破断関数にアクセス可能になるのか？
• RQ3 コリンズ効果は、TFRにおけるクォークの横スピン測定をどのように可能にするのか？
• RQ4 DSIDISにおいて、CFRにおける標準的SIDISとは異なる新しいスピン依存方位角非対称性は何か？
• RQ5 CFRおよびTFRにおけるハドロンの横運動量の相関は、DSIDIS断面積の方位角構造にどのように影響するか？

主な発見

• 1次オーダーにおけるSIDISのTFRにおける単一ハドロン生成は、ヌクレオンのスピン構造に関する情報が制限されたSiversに類似した単一スピン方位角非対称性しかアクセスしない。
• 一方のハドロンがCFRに、もう一方がTFRに生成されるDSIDISプロセスは、スピン依存方位角非対称性を通じて、すべての16個のリーディング・ツイスト破断関数にアクセス可能である。
• DSIDISの1次オーダー断面積には、$\lambda D_{ll}(y) \sigma_{LU}$ および $\lambda S_T D_{ll} \sigma_{LT}$ に比例する項が含まれており、これらはCFRにおける標準的SIDISには存在しないビームスピン単一スピン非対称性に対応する。
• 構造関数に ${\bf P}_{T1} \cdot {\bf P}_{T2}$ 相関が存在することにより、CFRおよびTFRにおけるハドロン間の方位角相関が生じ、分析を複雑にするが、同時に新しい物理を提供する。
• 構造関数 $\sigma_{LU}$ は $\sin(\phi_1 - \phi_2)$ に比例しており、2つのハドロン間の相対方位角に直接的な感受性を持つことを示している。
• 提案されたDSIDIS枠組みは、将来の施設、特にアップグレードされたJLab 12および電子イオン衝突装置（EIC）において、検証に最適である。