[論文レビュー] Twist-3 in Proton Nucleon Single Spin Asymmetries

O. V. Teryaev|ArXiv.org|Feb 23, 2001

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、陽子-核子の片側スピン不均衡に対する twist-3 クォーカー-グルーオン相関のモデルを提案し、$g_2$ スピン構造関数にリンクする和則を用いる。フェルミオン的極みの寄与がグルーオン的極みよりも支配的であることが判明し、後者に理論的優位性があるにもかかわらず、測定可能な不均衡が生じることを説明している。

ABSTRACT

These proceedings contain the 'physical' derivation of the Wandzura-Wilczek relations for the spin-dependent structure function g2 (amounting to keeping the intrinsic transverse momentum of quarks, and neglecting the physical transverse components of the gluon fields), recently generalized for the case of non-forward processes (hep-ph/0102209). The simple numerical model for the twist-3 contribution to g2 was also suggested.

研究の動機と目的

• QCD の高次-twist効果を超えた片側スピン不均衡の起源を理解すること。
• 形式的に抑制されているにもかかわらず、twist-3 効果が測定可能な不均衡をもたらす理由という長年の謎を解明すること。
• twist-3 片側スピン不均衡においてグルーオン的極みがフェルミオン的極みを上回るとの仮説を検証すること。
• 和則とレッジ挙動を用いて、$g_2$ 構造関数の twist-3 項を物理的に妥当なモデルとして構築すること。
• 高エネルギー過程（例：ジレプトン生成やジェット生成）におけるこれらの相関のテストのためのフレームワークを提供すること。

提案手法

• twist-3 におけるQCD因子化を用い、片側スピン不均衡を二変数クォーカー-グルーオン相関関数 $b_A(x_1,x_2)$ と $b_V(x_1,x_2)$ の形で表現する。
• クォークの運動方程式から導かれる和則を適用し、$b_A$ と $b_V$ を通常のパートン分布 $c_T^A(x)$ と $c_L^A(x)$ に関連付ける。
• レッジ挙動、状態数、バーグハルト＝コティンガ和則を組み込んだ、$g_2$ の twist-3 項の単純なモデルを構築する。
• QCD 和則を用いて $g_2$ の第二モーメントを数値解析し、フェルミオン的極みとグルーオン的極みの相対的寄与を推定する。
• ジレプトン生成やジェット生成における不均衡を、左右非対称性観測量を活用して、クォーカー-グルーオン相関関数のプローブとして分析する。
• deep inelastic scattering における $g_1 + g_2$ 関係を用い、$g_1$ のデータからモデルパラメータを制約する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 フェルミオン的極みとグルーオン的極みの両方が、twist-3 片側スピン不均衡に与える相対的寄与は何か？
• RQ2 和則と物性的制約を用いて、$g_2$ 構造関数の twist-3 項を一貫してモデル化できるか？
• RQ3 クォーカー-グルーオン相関関数 $b_A$ と $b_V$ は、ジレプトン生成やジェット生成における不均衡にどのように影響を与えるか？
• RQ4 グルーオン的極み仮説が支配的であるならば、摂動的計算が小さな不均衡を示すのはなぜか？
• RQ5 パイオン生成における観測された不均衡は、グルーオン的極みが支配的でない場合でも、クォーカー-グルーオン相関で説明可能か？

主な発見

• モデルは、$x \sim 0.1$ において、$g_2$ の twist-3 項の第二モーメントが絶対値が大きく、陽子では約 0.15、中性子では約 0.8 の値を予測する。
• 和則が要求する強い振動が、$x \sim 0.1$ における絶対値が大きくても第二モーメントが小さいことを説明している。
• 数値解析の結果、グルーオン的極みの寄与は小さく、片側スピン不均衡の主な寄与源ではないと示唆されている。
• フェルミオン的極みが測定可能な効果をもたらすことが判明し、パイオン生成などの観測された不均衡と整合的である。
• モデルはパイオン不均衡のフレーバー依存性を説明している：$A_{\pi^+} \sim \Delta u / u$、$A_{\pi^-} \sim \Delta d / d$、$A_{\pi^0} \sim (\Delta u + \Delta d)/(u + d)$ であり、実験的傾向と一致する。
• ジレプトン生成やジェット生成における左右非対称性は、統計的精度が高く、バックグラウンドが少ないため、twist-3 効果の明確なプローブであると特定された。