[論文レビュー] TMDs, universality and factorization

U. D’Alesio|arXiv (Cornell University)|Nov 25, 2011

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用数 1

ひとこと要約

本稿は、摂動QCDにおける横運動量依存部分子分布関数（TMDs）、その普遍性および因子化を調査する。TMDs、特にSivers関数やBoer-Mulders関数が、部分子の軌道的角運動量およびスピン-軌道相関に関する重要な情報をエンコードしており、その過程依存性が根本的なQCDのダイナミクスを露呈している。主な貢献は、ゲージリンク構造のおかげでTMD普遍性が計算可能な形で破れるという証明であり、QCDの働きを検証するための重要なテストを提供する。

ABSTRACT

We present a short overview on transverse momentum dependent parton distribution and fragmentation functions, giving their partonic interpretation and ways to access them. We then discuss the issue of their universality and its connection to factorization in perturbative QCD.

研究の動機と目的

• nucleon 構造における横運動量依存部分子分布関数（TMDs）の部分子的解釈を明確化すること。
• 異なる過程における非自明なゲージリンクの影響によって引き起こされるTMDの普遍性の破れを調査すること。
• TMD因子化と摂動QCDとの関係を確立し、特に高エネルギーハドロンおよびレプトン-核子散乱において検証すること。
• Drell-Yan過程、SIDIS、およびpA衝突におけるジェット相関を介してTMDsを実験的にどのように入手できるかを検討すること。
• TMDsが、特に chirality 奇・twist-3分布を通じて、核子スピンおよび軌道的角運動量をどのようにプローブするかを検討すること。

提案手法

• ゲージリンク Wη(0,z) を含む行列要素を用いて、色ゲージ不変性を保つためにクォーク-クォーク相関関数 Φq(x, k⊥, S) を定義し、TMDs を定式化する。
• ディラック射影を適用して、8つの先行度のTMDs を抽出し、未極化、ヘリシティ、および横極化分布を区別する。
• Sivers関数 f⊥q1T と Boer-Mulders関数 h⊥q1 を、部分子の軌道的角運動量およびスピン-軌道相関に敏感な主要なTMDs として分析する。
• カラー・グローブ・コンデンサート（CGC）フレームワークを用いて小x領域におけるTMD因子化を確立し、Weizsäcker-Williams分布およびカラーダイポール分布と接続する。
• 単一スピン非対称性（SSAs）において、一般化部分子モデル（GPM）とtwist-3の折りたたみ的因子化を比較し、Sivers関数の挙動における相違点を強調する。
• Sivers関数の過程依存性がゲージリンク構造に起因し、ゲージリンクを含む完全なTMD因子化に拡張した際に、SSAsにおける符号反転が生じることを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 TMDs は、核子内における部分子の軌道的角運動量およびスピン-軌道相関に関する情報をどのようにエンコードしているか？
• RQ2 TMD普遍性は、異なるハード散乱過程においてどの程度保持されており、その破れの原因は何か？
• RQ3 Sivers関数とBoer-Mulders関数は、その過程依存性および物理的解釈においてどのように異なっているか？
• RQ4 ゲージリンクは、どのように過程依存的なTMDs を誘導し、因子化定理にどのような影響を与えるか？
• RQ5 小x領域におけるTMD因子化は、CGC形式およびWeizsäcker-Williams分布のような有効理論と一貫して接続可能か？

主な発見

• Sivers関数 f⊥q1T は、非自明なゲージリンクのため、過程依存的であり、完全なTMD因子化を適用した際に、単一スピン非対称性（SSAs）における符号反転を引き起こす。
• Boer-Mulders関数 h⊥q1 は、未極化プロトンにおける横運動量非対称性を担っており、内部の部分子運動および軌道的角運動量に関連している。
• 小x領域におけるTMD因子化は、Weizsäcker-Williamsのグルーオン分布を、DISにおけるクォーク-反クォークジェット相関と接続するが、一方でカラーダイポール分布は、pA衝突における直接的光子-ジェット相関でプローブされる。
• γ*A → jet jet X における大スケール核では、Sivers関数は高k⊥で正の上限に飽和するが、低k⊥では抑制される。一方、pA → γ* jet X では、ダイポール分布はすべてのk⊥で上限に飽和する。
• Sivers関数の1次モーメントとtwist-3のクォーク-グルーオン相関関数との間の定量的関係が確立されたが、SIDISとpp → πX の現象論的抽出結果の間には符号の不一致が依然として存在する。
• ゲージリンクを含む一般化部分子モデル（GPM）は、SSAsにおける符号反転をうまく説明でき、従来の現象論的手法における不一致を解消する。