[論文レビュー] Sivers distribution functions and the latest SIDIS data

M. Anselmino, M. Boglione+4 more|arXiv (Cornell University)|Jul 22, 2011

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 13

ひとこと要約

本稿では、最新のHERMESおよびCOMPASS SIDISデータを用いて、バリオン数クォーク（uおよびd）の寄与のみを仮定し、海クォークのSivers関数を無視した状態で、Sivers分布関数の現象論的フィットを提示している。フィットは、自由度当たりのカイ二乗値が1.06に達し、実験データと良好に一致しており、以前は海クォークに起因すると考えられていた高価なカリオン非対称性が、単にバリオン数クォークのSivers関数によっても一貫して説明可能であることが示された。

ABSTRACT

We present an extraction of the Sivers distribution functions from the most recent experimental data of the HERMES and COMPASS experiments, assuming a negligible contribution of sea quark Sivers functions.

研究の動機と目的

• HERMESおよびCOMPASSの最新のSIDISデータを用いて、Sivers分布関数を再評価すること。
• 以前に観測された大きなカリオンSivers非対称性が、海クォークのSivers関数の寄与なしに説明可能かどうかを検証すること。
• 因子化されたパラメータ化を仮定し、HERMESおよびCOMPASSのデータを全球的にフィットする。この際、自由パラメータとしてuおよびdクォークのバリオン数クォークSivers関数のみを用いること。
• 系統的な誤差解析を用いて、Sivers関数パラメータの制約および相関関係を評価すること。

提案手法

• Sivers関数に因子化されたパラメータ化を用い、Δᴺf_q/p↑(x,k⊥) = 2N_q(x)h(k⊥)f_q/p(x,k⊥) の形をとる。ここで、N_q(x)は多項式、h(k⊥)は横運動量に依存するガウス関数である。
• 非極性分布関数および分岐関数は、GRV98およびDSSセットを用い、それぞれ横運動量の二乗平均⟨k⊥²⟩ = 0.25 (GeV/c)²および⟨p⊥²⟩ = 0.20 (GeV/c)²とする。
• HERMES（陽子標的）およびCOMPASS（ドデュートリウム標的）の209点のデータに対して、uおよびdクォークのSivers関数のみを自由パラメータとして用いた全球的フィットを実施した。
• 自由度当たりのカイ二乗値χ²/dofを最小化するため、7つの自由パラメータ（Nu, αu, βu, Nd, αd, βd, M₁²）を用い、M₁²はSivers関数のk⊥幅を制御する。
• パラメータの不確実性は、モンテカルロサンプル法により抽出した。これはΔχ²が95.45%信頼水準に対応するパラメータ集合を生成するものである。
• 特に、NuとM₁²の間の相関関係を分析した。この2つは強い相関を示しており、Sivers関数の振幅と幅が独立に決定されないことを示している。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 最新のHERMESおよびCOMPASS SIDISデータは、海クォークのSivers関数を含めない状態でも一貫して説明可能か？
• RQ2 HERMESで観測されたK⁺生成における大きなSivers非対称性は、バリオン数クォークの寄与のみで説明可能か？
• RQ3 海クォーク分布を含めない状態で、バリオン数クォーク分布のみをフィットする際、Sivers関数パラメータ、特に横運動量幅M₁²の制約は何か？
• RQ4 海クォークの寄与を含んだ以前のフィットと比較して、抽出されたuおよびdクォークのSivers関数はどのように異なるか？
• RQ5 Sivers関数の形状とデータ制約の文脈において、NuとM₁²の相関の有意性は何か？

主な発見

• フィットの自由度当たりカイ二乗値はχ²/dof = 1.06に達し、実験データと良好な一致を示している。
• Sivers関数パラメータはM₁² = 0.19 GeV²で制約され、これは非極性分布関数のk⊥幅（0.25 GeV²）のおよそ60%に相当する。
• uクォークのSivers関数は正の正規化（Nu = 0.40）を示し、dクォーク関数は負の値（Nd = -0.97）を示しており、期待される符号構造と整合的である。
• 最も強いパラメータ相関はNuとM₁²の間で観測され、Sivers関数の振幅と幅が独立に決定されないことを示している。
• モデルは、COMPASSの運動量領域における陽子標的のSivers非対称性を、実験データと整合する予測値として得たが、COMPASS測定値に±0.01のスケール不確実性が報告されているにもかかわらず、その予測は妥当であった。
• 海クォークSivers関数を含めるとχ²/dofがわずかに改善されるが、データを説明するにはそれが必要ではない。これは、バリオン数クォークの寄与が十分であることを示唆している。