[論文レビュー] Single Spin Asymmetries in l p(transv. pol.) --> h X processes and TMD factorisation

M. Anselmino, M. Boglione+4 more|arXiv (Cornell University)|Apr 25, 2014

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、SIDISデータから抽出したSivers関数とCollins関数を用いて、TMD因子化を用いた電子-陽子散乱（ℓp↑→hX）における横方向スピン不均衡（AN）を調査する。理論的予測とHERMES実験データとの間に、符号および形状の良好な一致が得られ、大運動量のPTにおける包含的過程へのTMD因子化の妥当性が裏付けられる。

ABSTRACT

Some estimates for the transverse Single Spin Asymmetry, A_N, in the inclusive processes l p(transv. pol.) --> h X, given in a previous paper, are expanded and compared with new experimental data. The predictions are based on the Sivers distributions and the Collins fragmentation functions which fit the azimuthal asymmetries measured in Semi-Inclusive Deep Inelastic Scattering (SIDIS) processes (l p(transv. pol.) --> l' h X). The factorisation in terms of Transverse Momentum Dependent distribution and fragmentation functions (TMD factorisation) -- i.e., the theoretical framework in which SIDIS azimuthal asymmetries are analysed -- is assumed to hold also for the inclusive process l p --> h X at large P_T. The values of A_N thus obtained agree in sign and shape with the data. Some predictions are given for future experiments.

研究の動機と目的

• 横方向にスピン極化された陽子を用いた包含的電子-陽子散乱におけるTMD因子化の適用可能性を検証すること。
• 新しいHERMESデータと理論的予測との間の単一スピン不均衡（AN）を比較すること。
• SIDISデータにフィットされたSivers関数およびCollins関数が、異なるハード排他的過程において一貫しているかを評価すること。
• 将来の電子-イオン衝突型加速器（EIC）における実験の予測的ベンチマークを提供すること。

提案手法

• SIDISで用いられたフレームワークを同様に適用し、ℓp↑→hX過程にTMD因子化形式を適用する。
• SIDISデータから抽出したSivers分布関数（∆Nfq/p↑）およびCollins分岐関数（Dh/q）を用いる。
• スピン依存項と非極化断面積の比を用いてANを計算し、方位角および横方向運動量依存性を組み込む。
• パートン運動量（k⊥, p⊥）の統合を実施し、部分的過程における運動量保存を実現するためにデルタ関数を用いる。
• twist-2のTMD分布関数および分岐関数を用いた一次的TMD因子化フレームワークに依存する。
• TMDフレームワークと整合する運動量領域を選別し、大PTにおけるHERMESデータと予測を比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 大横方向運動量領域における包含的ℓp↑→hX過程に対して、TMD因子化は成立するか？
• RQ2 SIDISから抽出したSivers関数およびCollins関数は、ℓp↑→hX過程におけるANを記述できるか？
• RQ3 ANの理論的予測は、HERMES実験データの符号および形状と一致するか？
• RQ4 電子-イオン衝突型加速器（EIC）における将来の測定にどのような意味を持つのか？

主な発見

• TMD因子化およびSIDISから抽出したSivers/Collins関数に基づくANの理論的予測は、HERMESデータと符号および形状の面で良好な一致を示す。
• 予測された不均衡は、ハドロンの横方向運動量分布における観測された左-右不均衡と整合的である。
• モデルはPTの広い範囲にわたりANをうまく記述でき、TMD因子化が包含的過程への拡張が妥当であることを裏付けている。
• この結果は、SIDISや包含的電子-陽子散乱のような異なるハード過程におけるTMD分布関数の普遍性を支持する。
• 本研究は、特にTMD普遍性の検証を目的とした将来的なEIC測定のための予測的フレームワークを提供する。
• 解析により、この運動量領域ではSivers効果がスピン不均衡を支配しており、他のtwist-3メカニズムによる寄与は最小限に抑えられることが確認された。