[論文レビュー] Valence Quarks Polarization from COMPASS

A. Korzenev|arXiv (Cornell University)|Apr 26, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、160 GeV 偏光したミューオンビームと偏光した⁶LiD標的に基づく半包含的深エネルギー核子散乱（SIDIS）データを用いて、COMPASSで初めての一次の偏光した価標クォーク分布 Δuᵥ + Δdᵥ の評価を提示する。分析では、価標クォークの偏光を分離するために差異対称性 A^{h⁺−h⁻} を用い、Q² = 10 GeV² における一次モーメントは 0.40 ± 0.07（統計）± 0.05（系誤差）を示し、Δū = −Δd̄ のような非対称な軽い反クォーク海分布を支持する。

ABSTRACT

A first evaluation of the polarized valence quark distribution $Δu_v(x)+Δd_v(x)$ from the COMPASS experiment (CERN/SPS) is presented. The data were collected by COMPASS in the years 2002--2004 using a 160 GeV polarized muon beam scattered off a large polarized $^6$LiD target and cover the range $1< Q^2 < 100$ GeV$^2$ and $0.006

研究の動機と目的

• 新しい対称性アプローチを用いて、COMPASS の SIDIS データから偏光した価標クォーク分布 Δuᵥ + Δdᵥ を抽出すること。
• 一次のQCDにおける摂動的効果をキャンセルする差異対称性 A^{h⁺−h⁻} を用いることで、分岐関数に起因する理論的不確実性を低減すること。
• 価標クォーク偏光の一次モーメントを決定し、軽い反クォーク海分布の対称性を評価すること。
• NMR スピン構造モデルの整合性を検証するため、COMPASS の結果を以前の SMC や HERMES 測定と比較すること。

提案手法

• 横方向および縦方向のビーム・ターゲット偏光状態における正および負のハドロンの微分断面積の差を用いて定義される差異対称性 A^{h⁺−h⁻} を用いる。
• r が負のハドロンと正のハドロンの断面積比として推定され、検出器の受容率補正を施したハドロン生成率比に基づく。関係式 A^{h⁺−h⁻} = (1/(1−r)) × (A^{h⁺} − rA^{h⁻}) を適用する。
• 全球的 QCD フィットによる DIS および SIDIS データに基づく一次の DNS パラメータ化を用いて、抽出された Δuᵥ + Δdᵥ 分布を Q² = 10 GeV² に発展させる。
• 重水素の D 状態混合および縦方向構造関数効果（R = σ_L/σ_T ≠ 0）を、抽出式における要因 (1 + R(x,Q²))(1 − 1.5ω_D) を用いて補正する。
• 抽出プロセスに MRST 2004 の非偏光部分子分布関数および KKP 分岐関数を用いる。
• ビーム／ターゲットの偏光、希釈、偏光の損失、および検出器の不安定性に起因する偽の対称性による系統的不確実性を推定し、偽対称性は <0.5σ_stat に制限される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 0.006 < x < 0.7 および 1 < Q² < 100 GeV² の運動量領域において、偏光した価標クォーク分布 Δuᵥ + Δdᵥ の一次モーメントは何か？
• RQ2 COMPASS の Δuᵥ + Δdᵥ の結果は、SMC や HERMES の以前の測定値と比較して、大きさおよび整合性の点でどのように異なるか？
• RQ3 測定された Δuᵥ + Δdᵥ の値は、対称な反クォーク海分布（Δū = Δd̄ = Δs = Δs̄）か、非対称な分布（Δū = −Δd̄）かを支持するか？
• RQ4 放射補正および高次のQCD効果は、差異対称性 A^{h⁺−h⁻} にどの程度の影響を及ぼすか？
• RQ5 低 x 領域（x < 0.006）は、Δuᵥ + Δdᵥ の一次モーメントにどの程度の寄与を示し、無視できるか？

主な発見

• 偏光した価標クォーク分布 Δuᵥ + Δdᵥ の一次モーメントは、Q² = 10 GeV² で 0.40 ± 0.07（統計）± 0.05（系誤差）として測定された。
• この値は、フラバー対称な反クォーク海分布（Δū = Δd̄ = Δs = Δs̄）の期待値から 2σ 低いことから、非対称な海の分布を支持する。
• 関係式 (4) に軸性荷重 a₀ と a₈ を組み合わせた場合に予測される Δū = −Δd̄ の状況と整合的である。
• Δuᵥ + Δdᵥ の積分は低 x でほぼ一定であり、x > 0.7 の領域での寄与は 0.004 と無視できるほど小さいため、x = 0.006 まで外挿する有効性が裏付けられる。
• COMPASS の結果は DNS 一次のパラメータ化および以前の SMC や HERMES 測定と良好に一致しており、実験間の一貫性が確認された。
• 系統的不確実性は主に偏光測定と検出器効果に起因し、機器の不安定性に起因する偽対称性は統計誤差の半分未満に見積もられた。