[論文レビュー] THE POMERON: YESTERDAY, TODAY and TOMORROW

Eugene Levin|arXiv (Cornell University)|Mar 21, 1995

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 2被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、高エネルギー量子色力学（QCD）におけるポメロンの理論的進化をレビューし、レッジ場理論からの起源をたどり、厳密な摂動的QCDフレームワークを提案し、今後の研究の方向性を予測する。ポメロンがソフト高エネルギー散乱において果たす役割に焦点を当て、強い相互作用物理学における中心的課題である、その非摂動的構造のより深い理論的探求を提唱する。

ABSTRACT

These lectures are the review of the main ideas and approaches to the structure of the Pomeron. They are divided in three natural parts: (i) the brief review of the Reggeon Calculus, which was the first attempt to build the effective theory of the strong interaction at high energy. In spite of the fact that this approach turns out to be inconsistent and in lectures we show why, the Reggeon approach was and is the main source of the terminology and phenomenology for high energy ``soft" interactions. (ii) the detail description of the QCD approach to high energy interaction. We try to combine the rigorous approach in perturbative QCD with more simple, intuitive guess based on general properties of QCD to clarify our expectations and predictions. (iii) the outline of my personal opinion what problems will be important in the future. The main reason for the lectures was just the last part to agitate you to think about this difficult but because of that interesting problem. The motto of my lectures is {\it `` there is nothing more exciting than to solve a difficult problem. Pomeron is the one.''}

研究の動機と目的

• 高エネルギー物理学におけるポメロン概念の歴史的発展について、批判的なレビューを提供すること。
• ソフトな強い相互作用に対する有効場理論としてのレッジ場理論の限界を分析すること。
• 厳密な摂動的QCDとポメロン力学の現象論的期待値の間の橋渡しをすること。
• 今後の理論的研究のための、未解決の主要な問題を特定し、動機づけること。
• 概念的および現象論的知見を通じて、ポメロンの非摂動的構造に関するさらなる調査を促すこと。

提案手法

• 高エネルギー強子散乱のための最初の有効場理論としてのレッジ場理論の基礎を調査すること。
• レッジオン計算における一貫性の欠如、特にユニタリティと再正則化可能性の欠如を特定すること。ただし、その現象論的影響は長く続く。
• 高エネルギー極限におけるレッジ化したグルーオンの交換として、ポメロンを摂動的QCD技法を用いてモデル化すること。
• 厳密なQCD計算と一般対称性およびスケーリングの議論を組み合わせ、ポメロンの振る舞いに関する期待を導くこと。
• 有効場理論の直観を用いて、高エネルギー極限におけるポメロンをグルーオンの複合状態として解釈すること。
• 非摂動的QCD、特に飽和と色ガラスコンデンエートの役割を含めた、非摂動的QCDに基づく今後の研究の方向性を提示すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高エネルギー強子散乱を記述するうえで、レッジ場理論に根本的な理論的欠陥は何か？
• RQ2 摂動的QCDは、高エネルギー散乱における主要なトレース（twist）寄与としてポメロンを一貫して記述できるか？
• RQ3 ポメロン構造の完全な理解に不可欠な非摂動的QCD効果は何か？
• RQ4 漸近的自由性やクーロン封じ込めといったQCDの一般的性質が、ポメロンの振る舞いにどのように影響を与えるか？
• RQ5 将来のポメロンの非摂動的ダイナミクスを解明するうえで、最も有望な理論的枠組みは何か？

主な発見

• レッジ場理論は、現象論的に大きな影響を持つが、ユニタリティの破れと再正則化不可能性により、根本的に一貫性がない。
• ポメロンは、摂動的QCDにおいてレッジ化したグルーオンの交換として一貫して記述可能であり、特に対数の先頭項近似（leading-log approximation）ではBFKLポメロンが支配的である。
• グルーオンの飽和や色ガラスコンデンエートといった非摂動的効果は、ポメロンの真の構造において重要な役割を果たすと予想される。
• ポメロンのトレジャクトリと量子数は、QCDの対称性、特に先頭トレース極限におけるコンフォーラル不変性によって制約される。
• 本論文は、ポメロンの非摂動的構造が、高エネルギーQCDにおける最も緊急の未解決問題であると特定している。
• 著者は、ポメロン問題の解決が、量子場理論における最も知的に刺激的な挑戦の一つのまま残っていると結論づけている。