[論文レビュー] Small-x Deep Inelastic Scattering via the Pomeron in AdS

Richard C. Brower, Marko Djurić+2 more|arXiv (Cornell University)|Apr 2, 2012

Black Holes and Theoretical Physics被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、強い結合定数下での小x深エネルギーシンチルスキャッタリング（DIS）を、ハードウォール歪みAdS空間におけるポメロン交換を伴うAdS/CFT双対性を用いてモデル化し、HERAデータと非常に良好な一致を示した（χ²/d.o.f. = 1.04）。ハードウォールモデルによるきつさの効果を組み込むことで、純粋なポメロン交換に比べてフィットが著しく向上し、LHCエネルギー領域におけるきつさの効果が飽和効果を上回ることが示された。

ABSTRACT

We examine the process of Deep Inelastic Scattering (DIS) in the small-x limit, where Pomeron exchange dominates. Using the AdS/CFT correspondence, we study Pomeron exchange in the dual string theory in AdS space, which allows us to study DIS at strong coupling. Two possibilities are examined, a purely conformal model, and a model with a hard-wall cutoff introduced to take into account the effects of confinement. Comparing our calculations with HERA DIS data, we find a very good agreement not only at large $Q^2$ dominated by conformal symmetry, but due to our strong coupling approach which allows us to go beyond traditional pQCD methods, at small $Q^2$ as well, taking into account all available HERA small x data.

研究の動機と目的

• 強い結合定数下での小x深エネルギーシンチルスキャッタリング（DIS）を、AdS/CFT双対性を用いてモデル化すること。
• AdS空間におけるハードウォールモデルを用いて、ポメロン交換フレームワークにきつさの効果を組み込むこと。
• きつさの効果の組み込みが、構造関数F₂(x,Q²)に関するHERA実験データとの一致を改善するかどうかを検証すること。
• 高エネルギー散乱過程における、飽和効果ときつさ効果の相対的重要性を明らかにすること。
• AdSポメロンフレームワークを、深エネルギーバリエーションコンプトン散乱（DVCS）のような排他的過程へと拡張すること。

提案手法

• AdS₃におけるSL(2,C)シュレーディンガー方程式から導かれるBPSTポメロン交換カーネルを用い、z = z₀におけるハードウォールカットを導入してきつさをモデル化する。
• エイケノン近似を用いて、ハードウォールポメロン波動関数を用いて散乱振幅の虚部を計算する。
• 短距離および長距離挙動を含む近似アンザッツを構築し、b = z₀でカットオフを設ける。
• 物性的正規化および運動量空間における波動関数を用いて、HERAのF₂(x,Q²)データにモデルパラメータ（ρ, g₀², z₀, Q′）をフィットする。
• 光学定理を用いて、全断面積をフォワード振幅の虚部と関連づけ、ユニタリティを満たすようにする。
• 光子波動関数を修正し、エイケノン近似を超えた全振幅を評価することで、DVCSのような排他的過程へとフレームワークを拡張する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ハードウォール歪みAdS空間を用いたAdS/CFT双対性は、HERAの小x DISデータを正確に記述できるか？
• RQ2 z₀におけるハードウォールカットによって導入されるきつさの効果は、ポメロン交換およびそれによるF₂(x,Q²)構造関数にどのように影響を与えるか？
• RQ3 特にLHCエネルギー領域において、高エネルギー散乱過程におけるきつさ効果と飽和効果の相対的重要性は何か？
• RQ4 AdSポメロンフレームワークは、深エネルギーバリエーションコンプトン散乱（DVCS）のような排他的過程へと拡張可能か？実験データと良好な一致が得られるか？
• RQ5 ハードウォールポメロンモデルは、異なるQ²スケールにおいてソフトポメロンとハードポメロンの挙動の間を滑らかに補間するか？

主な発見

• モデルはHERA DISデータに対して非常に良好なフィットを示し、χ²/d.o.f. = 1.04であり、最小限の物性的パラメータで高い予測能力を持つことが示された。
• フィットされたハードウォールカットスケールはz₀ = 6.04 ± 0.15 GeV⁻¹であり、QCDのきつさスケールΛQCD ~ 1/z₀と整合的である。
• 有効ポメロンの截距αP = 1 + εeffはQ²に依存し、データによって確認されたように、ソフトポメロンとハードポメロンの挙動の間を滑らかに補間している。
• LHCエネルギー領域では、相対的重要性分析（図4）により、きつさ効果が飽和効果を上回ることが示された。
• 予備的な結果では、AdSポメロンフレームワークがDVCSのような排他的過程をも良好に記述でき、さまざまなQ²値で実験データと一致している。
• 正規化定数C(τ,z,z′)は、t=0極限での整合性を満たすように固定され、ユニタリティおよび振幅の正しい正規化が保証された。