[論文レビュー] TMD Handbook

Renaud Boussarie, Matthias Burkardt+27 more|arXiv (Cornell University)|Apr 6, 2023

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 14

ひとこと要約

このハンドブックは、横方向運動量依存分布（TMDs）への現代的な導入を提供し、定義、因子化、進化、現象論、格子QCD、モデル、およびハドロン構造研究の今後の方向性を扱う。

ABSTRACT

This handbook provides a comprehensive review of transverse-momentum-dependent parton distribution functions and fragmentation functions, commonly referred to as transverse momentum distributions (TMDs). TMDs describe the distribution of partons inside the proton and other hadrons with respect to both their longitudinal and transverse momenta. They provide unique insight into the internal momentum and spin structure of hadrons, and are a key ingredient in the description of many collider physics cross sections. Understanding TMDs requires a combination of theoretical techniques from quantum field theory, nonperturbative calculations using lattice QCD, and phenomenological analysis of experimental data. The handbook covers a wide range of topics, from theoretical foundations to experimental analyses, as well as recent developments and future directions. It is intended to provide an essential reference for researchers and graduate students interested in understanding the structure of hadrons and the dynamics of partons in high energy collisions.

研究の動機と目的

• ハドロンの3D運動量構造を記述する際のTMDsの概念と重要性を紹介する。
• TMD PDFおよびFFの正確な定義、特性、および普遍性の側面を提示する。
• DY、SIDIS、e+e−などのプロセスにおける因子化定理と実験観測量へのマッチングを説明する。
• 進化、再サンプリング、およびそれらの実装（CSS、SCET）を調査して理論とデータを結びつける。
• TMDを抽出・制約するための格子QCDアプローチと現象論的モデリングを論じる；将来の方向性を概説する。）

提案手法

• TMDsを定義し、rapidity regulatorsとそれらがTMD定義における役割について論じる。
• DY、SIDIS、e+e− および関連するプロセスの完全なTMD因子化定理を提示する。
• CSS、Ji–Ma–Yuan、SCETアプローチ、および運動量空間再サンプリングを含む進化と再サンプリングの枠組みを説明する。
• Lorentz-invariant および large-momentum effective theory formalisms を含む格子 QCD 計算と TMDs の関連性を概説する。
• 非偏極および偏極観測量にわたる実験データからのTMDの現象論および抽出、加えてグルオン・クォーク領域を扱う。
• 小x TMDs、GTMDs、およびサブリードTMDsを網羅的に調査し、ハドロン構造の幅広い視野を提供する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 普遍性と因子化を保証するTMD PDFおよびFFの正確な演算子定義と正規化スキームは何か？
• RQ2 DY、SIDIS、e+e−プロセス全体の実験データからTMDsをどのように抽出できるか、そして格子QCD計算がこれらの抽出をどのように補完するか？
• RQ3 さまざまなスケールでTMDsを結びつけ、正確な断面積予測を可能にする適切な進化および再サンプリングの形式論は何か？
• RQ4 小x、グルオンTMDs、および一般化TMDs（GTMDs）は、ハドロン構造と軌道角運動量の理解にどのように寄与するか？
• RQ5 サブリーディパワーTMDsとそれらの観測量について議論し、次位の力での因子化に関する研究の継続を強調する。

主な発見

• TMDsはハドロン内部のパートン運動量とスピンの3D像を提供し、理論と衝突機の断面積を結びつける。
• DY、SIDIS、e+e−プロセスのための包括的なTMD因子化フレームワークが存在し、TMD PDFとFFの普遍的な抽出を可能にする。
• スケールをまたいでTMDsを結びつけるために、複数の進化と再サンプリングスキーム（CSS、SCETベース、モメンタム空間アプローチ）が開発されている。
• 格子QCDはTMD関連の観測量を第一原理計算で提供し、格子と連続TMDsの橋渡しを行う。
• 本ハンドブックは小x TMDs、グルオンTMDs、および一般化TMDs（GTMDs）を扱い、軌道角運動量とウィグナー分布を含むスコープを拡張する。
• サブリーディパワーTMDsとそれらの観測量について議論し、次位の力での因子化に関する研究の継続を強調する。