[論文レビュー] Testing the infrared behavior of the QCD running coupling constant

A. C. Aguilar, A. A. Natale+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 12, 2002

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、シュヴィンガー＝デイソン方程式の解から導かれる現象的観測量を用いて、QCDの走行結合定数の赤外行動をテストする。実験的データ、特にタウ崩壊、ラウメソン生成、パイオン遷移形態関数因子、および陽子散乱の結果が、非摂動的結合定数を制限し、競合するモデルの中から特定の1つの赤外行動を支持する。

ABSTRACT

We discuss phenomenological tests for the infrared behavior of the running coupling constant and gluon propagators obtained through the solutions of Schwinger-Dyson equations of the gluonic sector of QCD. We verify that several observables can be used in order to select the different expressions of alpha_s found in the literature. We test the effect of the nonperturbative coupling in the tau-lepton decay rate into nonstrange hadrons, in the rho vector meson helicity density matrix that are produced in the chi_{c2} --> rho rho decay, in the photon to pion transition form factor, and compute the cross sections for elastic proton-proton scattering and exclusive rho production in deep inelastic scattering. These quantities depend on the infrared behavior of the coupling constant at different levels, we discuss the reasons for this dependence and argue that the existent and future data can be used to test the approximations performed to solve the Schwinger-Dyson equations and they already select one specific infrared behavior of the coupling.

研究の動機と目的

• 現象的観測量を用いて、QCDの走行結合定数の赤外行動を評価すること。
• シュヴィンガー＝デイソン方程式から導かれるさまざまな alpha_s 表現が実験的データと整合するかをテストすること。
• 既存および将来の測定結果が、どの非摂動的結合定数の行動を支持するかを特定すること。
• 赤外結合定数が特定のハドロン的および排他的過程に与える影響を評価すること。

提案手法

• ゲージ場のセクターにおけるシュヴィンガー＝デイソン方程式の解を用いて、QCD結合定数の赤外行動をモデル化する。
• 異なる alpha_s 形式を用いて、タウ粒子の非 strange ハドロンへの崩壊率などの現象的観測量を計算する。
• chi_{c2} → rho rho 崩壊で生成されるベクトルメソンのスピン密度行列を解析し、結合定数の行動を調べる。
• 非摂動的効果への感受性をテストするために、光子からパイオンへの遷移形態関数を計算する。
• 陽子-陽子の弾性散乱および深く非弾性散乱における排他的ラウ生成の断面積を評価する。
• 既存および将来の実験的データとの比較を通じて、赤外結合定数の行動を制限する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非 strange ハドロンへのタウ粒子崩壊データと最も整合するQCD結合定数の赤外行動は何か？
• RQ2 非摂動的結合定数は、chi_{c2} → rho rho 崩壊におけるスピン密度行列にどのように影響を与えるか？
• RQ3 光子からパイオンへの遷移形態関数因子は、alpha_s の赤外構造にどの程度感受性を示すか？
• RQ4 陽子-陽子の弾性散乱および排他的ラウ生成のデータは、異なる非摂動的結合定数モデルを区別できるか？
• RQ5 現在および将来のデータは、シュヴィンガー＝デイソン方程式の赤外領域における解にどのような制限を課すか？

主な発見

• 非 strange ハドロンへのタウ粒子崩壊率は、赤外結合定数の行動を鋭く探査する有効な手段である。
• chi_{c2} → rho rho 崩壊におけるスピン密度行列は、異なる非摂動的 alpha_s 形式に対して明確に感受性を示す。
• 光子からパイオンへの遷移形態関数因子は、結合定数の赤外構造に顕著に影響を受ける。
• 陽子-陽子の弾性散乱断面積は、赤外結合定数モデルの選択に敏感である。
• 深く非弾性散乱における排他的ラウ生成は、非摂動的結合定数の行動を強く制限する。
• 既存および将来のデータは、検討されたモデルの中から特定の1つの赤外行動を既に選別している。