[論文レビュー] Test of the Universality of Naive-time-reversal-odd Fragmentation Functions

Daniël Boer, Zhong-Bo Kang+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 20, 2010

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 40被引用数 36

ひとこと要約

この論文は、半効率的DISおよびe⁺e⁻散漫の超子（Λ）の横スピン極化を調べることで、単純時間反転奇性の横運動量依存型分岐関数（TMD FFs）である偏極分岐関数 D⊥₁T の普遍性をテストする。普遍性が成り立つならば、両過程におけるΛ極化の符号が同一であることが予測され、SU(3)対称性の破れに起因するモデルの不確実性に依存しない符号に基づく強力なテストが可能である。

ABSTRACT

We investigate the ''spontaneous'' hyperon transverse polarization in $e^+e^-$ annihilation and semi-inclusive deep inelastic scattering processes as a test of the universality of the naive-time-reversal-odd transverse momentum dependent fragmentation functions. We find that universality implies definite sign relations among various observables. This provides a unique opportunity to study initial/final state interaction effects in the fragmentation process and test the associated factorization.

研究の動機と目的

• 単純時間反転奇性の横運動量依存型分岐関数（TMD FFs）の普遍性、特に偏極分岐関数 D⊥₁T のテストを行う。
• D⊥₁T のチャイルド偶性に起因する性質を活用し、スピン平均化部分子分布関数と結合するという点で、モデルに依存しない普遍性のテストを提供する。
• e⁺e⁻散漫と半効率的DISにおける観測量を比較することで、T-奇性分岐関数の符号を明確に特定する。
• D⊥₁T の摂動的尾部がゲージリンクに依存しないことを確認し、高p⊥領域における普遍性を裏付ける。
• e⁺e⁻およびSIDIS過程における超子の横極化を用いた実験的テストを提案し、普遍性のための必須条件として符号の一貫性を提供する。

提案手法

• ゲージ不変な行列要素とゲージリンクを含む定式化により、超子極化を記述するTMD分岐関数相関関数を定義する。
• ゲージリンクに由来するイケオナル伝播関数を用いたフェルミン図を用いて、D⊥₁T の摂動的尾部を大横運動量領域で導出する。
• ゲージリンクの独立性を保証し、普遍性を検証するために、イケオナル伝播関数に iǫ 規則を適用する。
• SU(3)対称性を仮定したモデルとSU(3)対称性の破れたモデルを用いて数値的シミュレーションを行い、Λの横極化を計算する。
• 半効率的DIS（ep → e′ + Λ↑ + X）とe⁺e⁻散漫（e⁺e⁻ → π± + Λ↑ + X）における極化符号を比較し、普遍性をテストする。
• π±、K± などの異なるハドロン最終状態を検討し、フラバーキャンセレーションと符号反転への感受性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 T-奇性TMD分岐関数 D⊥₁T の普遍性は、半効率的DISおよびe⁺e⁻散漫における超子の横極化が同じ符号を持つことを意味するか？
• RQ2 高エネルギー過程における超子極化を用いることで、偏極分岐関数 D⊥₁T の符号を実験的に明確に特定できるか？
• RQ3 D⊥₁T の摂動的尾部はゲージリンクに依存しないか？ これは高p⊥領域における普遍性を裏付ける。
• RQ4 D⊥₁T の符号予測は、分岐関数におけるSU(3)フラバー対称性の破れに対してどれほど頑健か？
• RQ5 モデルの不確実性を考慮しても、e⁺e⁻とSIDIS過程間の符号関係は、D⊥₁T の普遍性を信頼できる方法でテストできるか？

主な発見

• 偏極分岐関数 D⊥₁T が普遍的であるならば、半効率的DISおよびe⁺e⁻散漫の両過程において、Λ超子の横極化が同じ符号を持つと予測される。
• 使用したモデルにおける D⊥u₁T および D⊥d₁T が負値を取るため、SU(3)対称性の破れがあっても両過程において極化符号が負のまま保たれる。
• e⁺e⁻ → ジェット + Λ↑ + X は顕著なフラバーキャンセレーション効果のため、普遍性のテストにはあまり適さない。
• e⁺e⁻ → K⁺ + Λ↑ + X では、s quark 分岐の正の寄与のため、π⁻ 生成と比較してΛ極化の符号が反転する。これにより、符号の明確な測定が可能になる。
• u/d および s quark の D⊥₁T 関数の符号が逆であることは、pp 衝突におけるゼロのΛ極化と整合的であり、モデルの物理的整合性を支持する。
• 計算により、D⊥₁T の摂動的尾部がゲージリンクに依存しないことが確認され、グルーオン極行列要素がゼロであることに基づく普遍性の議論に対する一貫性の確認が得られた。