[論文レビュー] Single spin asymmetries and gauge invariance in hard scattering processes

F. Pijlman|ArXiv.org|Apr 26, 2006

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 11

ひとこと要約

本博士論文は、硬い散乱過程におけるスピン1方向非対称性を調査し、内在的横運動量および色ゲージ不変性の役割に注目する。ゲージ不変な-twist-3分布関数を用いたフレームワークを構築し、ゲージ不変性がDrell-Yanや半従来型深エネルギー散乱（SIDIS）などの過程におけるスピン非対称性の一貫した予測に不可欠であることを示している。

ABSTRACT

In this PhD-thesis effects from intrinsic transverse momentum are studied in several hard scattering processes with an emphasis on color gauge invariance. The thesis is intended for beginning PhD-students as well as for the experts.

研究の動機と目的

• 横方向にスピン極化されたハドロンを含む高エネルギー散乱過程におけるスピン1方向非対称性の起源を理解すること。
• これらの非対称性の理論的記述が局所的色ゲージ不変性と整合していることを保証すること。
• パートンの内在的横運動量が硬い散乱過程におけるスピン非対称性に与える影響を調査すること。
• 初学者の博士課程学生およびQCDにおける現象論の専門家を対象に、教育的かつ厳密な基盤を提供すること。
• スピン非対称性に関連するtwist-3分布関数のゲージ不変な定式化を確立すること。

提案手法

• Twist-3パートン分布関数を用いて、スピン非対称性のゲージ不変なフレームワークを構築する。
• ライトコーンゲージにおけるゲージ不変なクォークおよびグルーオン分布を用いて、内在的横運動量を組み込む。
• 微小な散乱展開とライトコーン量論を用いて、スピン非対称性の一致する表現を導出する。
• 共変なパートンモデルと経路順序付き指数因子を用いて、ゲージ場が存在する状況でもゲージ不変性を維持する。
• ゲージ不変なフレームワーク内において、Drell-Yanや半従来型深エネルギー散乱（SIDIS）などの特定の過程を分析する。
• さまざまな散乱振幅におけるWard恒等式およびゲージ不変性のチェックを通じて、結果の一貫性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 パートンの内在的横運動量は、硬い散乱過程におけるスピン非対称性にどのように寄与するか？
• RQ2 スピン依存観測量の一致した予測を保証するために、ゲージ不変性が果たす役割は何か？
• RQ3 Drell-YanやSIDISなどの過程に、twist-3分布関数のゲージ不変な定式化を一貫して適用できるか？
• RQ4 ゲージ不変なパートン分布関数の定義は、実験的スピン非対称性データの解釈にどのように影響するか？
• RQ5 ゲージ不変性は、スピン依存の分岐関数および分布関数の普遍性にどのような含意を持つのか？

主な発見

• ゲージ不変性は、スピン非対称性の一貫した記述に不可欠であり、非ゲージ不変な手法は物理的に意味のない結果を導く。
• 内在的横運動量効果は、単なる高次の-twist補正ではなく、ゲージ不変なスピン非対称性と本質的に結びついている。
• ゲージ不変な定式化は、コラinear極限での既知の結果を再現するとともに、横運動量依存性を含めた拡張を可能にする。
• 本フレームワークで導かれたtwist-3分布関数は、適切なゲージ変換性を満たし、物理的に意味のあるものである。
• フレームワークは、Drell-YanおよびSIDIS過程におけるスピン非対称性を統一的に記述でき、全過程でゲージ不変性を保っている。
• 明示的な計算により、研究された硬い散乱過程において、正規化および因子化の過程でもゲージ不変性が維持されていることが確認された。