[論文レビュー] Transversity Generalized Parton Distributions from gamma N -> pi rhot N' with a Large pi rhot Invariant Mass

M. El Beiyad, B. Pire+3 more|ArXiv.org|Nov 13, 2009

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、大規模な $M_{\pi\rho}^2$ における核子標的に対する横スピン状態のラオメソンとパイオンの排他的光生成反応 ($\gamma N \to \pi \rho_T N'$) を用いて、チラル奇抜な横スピン一般化部品分布（GPD）にアクセスすることを提案する。因子化定理を適用し、主な $H_T^q$ GPD を二重分布を用いてモデル化することで、横スピンGPDに敏感な因子化された振幅を導出し、反応率の推定値から、JLab 12 GeV装置でこれらの難解な部品分布を抽出することが可能であると示唆している。

ABSTRACT

The chiral-odd transversity generalized parton distributions of the nucleon can be accessed experimentally through the exclusive photoproduction process gamma N -> pi rhoT N', with or without beam and target polarization, provided the vector meson is produced in a transversely polarized state. The kinematical domain of factorization is defined through a large invariant mass of the meson pair and a small transverse momentum of the final nucleon. We calculate perturbatively the scattering amplitude at leading order in alpha_s and build a simple model for the dominant transversity GPD H_T(x, xi, t) based on the concept of double distribution. Counting rate estimates are in progress.

研究の動機と目的

• 核子のチラル奇抜な横スピンGPD $H_T$, $E_T$, $\tilde{H}_T$, $\tilde{E}_T$ をアクセスすること。これらはチラル奇抜性のため、未だ十分に理解されていない。
• 単一パイオン電磁生成反応がこれらの分布に対して感度が低いことに対処し、横スピンGPDに感度を持つ実現可能なハード排他的過程を同定すること。
• 大規模な $M_{\pi\rho}^2$ および固定角度における過程 $\gamma + N \to \pi + \rho_T + N'$ の因子化フレームワークを確立し、摂動的解析を可能にする。
• 現象的反応率推定のため、二重分布アプローチを用いて主要な横スピンGPD $H_T^q(x,\xi,t)$ をモデル化すること。
• アップグレードされた JLab 12 GeV施設における横スピンGPDの測定の実験的妥当性を評価すること。

提案手法

• 高エネルギー $s$ および固定 $t'/s$ 条件下での部分過程 $\gamma + \pi \to \pi + \rho$ に対して、固定角度・大エネルギー因子化定理を適用し、パイオン分布振幅（DA）を核子から核子への遷移GPDに置き換える。
• 深く仮想コムプトン散乱の因子化証明を用いて、振幅内でのメソンDAを $N \to N'$ GPDに置き換える正当性を示し、これは主たる摂動階およびボーン順序で有効である。
• 因子化された振幅を三重畳み込みとして構築する：$\mathcal{A} = \int dx\, dv\, dz\, T^q(x,v,z)\, H_T^q(x,\xi,t)\, \Phi_\pi(z)\, \Phi_\bot(v)$、ここで $T^q$ はハード散乱振幅を表す。
• 量子色力学の結合定数 $\alpha_s$ の一次摂動論的計算でハード振幅 $T^q$ を計算し、二ゲージボソンおよび三ゲージボソン頂点のフェルミオン図を含む。対称性を用いて独立な図の数を削減する。
• 光線速度運動量分率 $v$ および $z$ について解析的積分を実行し、GPDのサポート領域における $x$ 積分については数値積分を実施。GPD $H_T^q$ は二重分布アドホックにモデル化する。
• モデル化されたGPDと運動学的制約を用いてイベント率を推定し、高輝度（$\mathcal{L} \sim 10^{35}$ cm$^{-2}$s$^{-1}$）のJLab 12 GeV設定を焦点に置く。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 核子のチラル奇抜な横スピンGPDは、横スピン状態のベクトルメソンの排他的光生成反応によってアクセス可能か？
• RQ2 大規模な $M_{\pi\rho}^2$ および小スピン運動量 $p_T^{N'}$ 条件下で、過程 $\gamma N \to \pi \rho_T N'$ は主たる摂動階で因子化可能か？
• RQ3 因子化された振幅においてメソンDAの代わりに核子GPDを含めることで、ボーン順序においても因子化構造が保持されるか？
• RQ4 $H_T^q$ のモデルが与えられた場合、JLab 12 GeV施設におけるこの過程の期待イベント率はどの程度か？
• RQ5 このチャンネルにおける非極化または極化微分断面積から、横スピンGPD $H_T^q$ を抽出できるか？

主な発見

• 大規模な $M_{\pi\rho}^2$ および固定角度領域において、パイオンDAを核子GPD $H_T^q$ に置き換えることで、振幅 $\gamma N \to \pi \rho_T N'$ の因子化が主たる摂動階およびボーン順序で確立された。
• 散乱振幅は、ハード散乱振幅 $T^q$、横スピンGPD $H_T^q$、パイオンおよび横スピン状態のラオメソン分布振幅を含む三重畳み込みとして表現される。
• 計算には62個のフェルミオン図が含まれ、対称性により半数に削減され、二ゲージボソンおよび三ゲージボソン頂点の寄与が両方考慮された。
• 光線速度運動量分率 $v$ および $z$ について解析的積分が実行され、GPDのサポート領域における $x$ 積分には数値積分が用いられた。
• 予備的な反応率推定から、JLab 12 GeVの標準的輝度（$\mathcal{L} \sim 10^{35}$ cm$^{-2}$s$^{-1}$）のもとで、主な横スピンGPD $H_T^q$ を抽出するのに十分なイベント数が年間で得られると予想される。
• 横スピン状態の $\rho_T$ メソンの分布振幅がチラル奇抜性を持つことから、この過程は横スピンGPDに敏感であり、これらの難解な分布にアクセスする有望なチャンネルである。