[論文レビュー] Small-x Physics, High Parton Densities and Parton Saturation in QCD

A.H. Mueller|ArXiv.org|Nov 9, 1999

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、小xにおけるQCDにおけるパートン飽和の理論的枠組みを構築し、ワイツザッカー＝ウィリアムズ近似と大Ncダイポール形式を用いてBFKL方程式を導出する。高密度のグルーオン状態が飽和を引き起こすことが示され、HERAのデータからその証拠が示唆される。これは、ディープインパルス型散乱およびハドロン衝突における高エネルギー散乱振幅をユニタリ化する非摂動的メカニズムを提供する。

ABSTRACT

Partons are defined as the quanta in a Fock space description of a hadron. Gluon saturation is described in the Weizsäcker-Williams approximation for a large nucleus. The elements of DGLAP and BFKL evolution are given with the BFKL equation derived in a large-$N_c$ dipole formalism. A more general discussion of saturation is given in terms of a dipole scattering on a nucleon or nucleus. Possible evidence for saturation at HERA is discussed.

研究の動機と目的

• パートン密度が大きくなる小Bjorken-xにおけるパートンのダイナミクスを理解すること。
• 高エネルギーQCD過程におけるパートン飽和の理論的記述を構築すること。
• 大Ncダイポール形式内でBFKLとDGLAP進化方程式を結びつけること。
• HERAにおけるディープインパルス型散乱データから飽和の実験的兆候を評価すること。
• グルーオンの飽和を通じて高エネルギー散乱振幅をユニタリ化するフレームワークを提供すること。

提案手法

• 大核に対してワイツザッカー＝ウィリアムズ近似を用い、高パートン密度状態をモデル化する。
• 大Nc極限を適用してダイポール形式におけるBFKL方程式を導出し、高エネルギー散乱と関連付ける。
• ダイポール-核子またはダイポール-核の散乱振幅の観点からパートン飽和を定式化する。
• DGLAPおよびBFKL進化方程式を統合し、小xにおけるパートン密度の進化を記述する。
• xの減少に伴い増加する飽和スケールQs(x)を分析し、グルーオン密度の増大と飽和の発現を予測する。
• 理論的予測をHERAデータと比較し、飽和の兆候を探索する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 小xにおける高エネルギーQCDでパートン飽和はどのように生じるか？
• RQ2 大Nc極限における飽和の記述において、ダイポール形式の役割は何か？
• RQ3 DGLAPおよびBFKL進化方程式は、飽和の発現とどのように関係するか？
• RQ4 HERAのディープインパルス型散乱データから、飽和の実験的証拠は見い出せるか？
• RQ5 飽和スケールQs(x)は、xの減少に伴いどのように変化するか？

主な発見

• 大Ncダイポール形式においてBFKL方程式が導出され、高エネルギー進化の整合的な枠組みが得られた。
• パートン飽和が高エネルギーハドロン衝突およびディープインパルス型散乱における散乱振幅をユニタリ化することを示した。
• xが小さくなるにつれて飽和スケールQs(x)が増加し、高グルーオン密度効果の発現を示唆する。
• HERAデータにおける小xにおける構造関数F2の平坦化は、飽和モデルと整合的であり、飽和の証拠を示唆する。
• ダイポール像は、ヌクレオンおよび核標的にともに飽和を統一的に記述する。
• ワイツザッカー＝ウィリアムズ近似は、高パートン密度状態を有する大核の初期状態を効果的にモデル化できた。