[論文レビュー] Vector meson photoproduction and problem of gauge invariance

S. V. Goloskokov|ArXiv.org|Dec 26, 2003

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、小 x におけるベクトルメソン光生成のゲージ不変性（GI）問題を解決し、高次のフォック状態（特に横運動を伴うクォーク運動を含む k に依存する項）をベクトルメソン波動関数に組み込むことで、高次の折りたたみ効果を含めた場合に GI が回復することを示した。研究では、縦偏光および横偏光の光子およびベクトルメソンに対するゲージ不変な振幅を導出し、ゲージ依存項が数値的に抑制されることを示した。これにより、H1 や ZEUS のような実験におけるスピン密度行列解析に信頼性を持って応用可能である。

ABSTRACT

We discuss the problem of gauge invariance of the vector meson photoproduction at small $x$ within the two-gluon exchange model. It is found that the gauge invariance is fulfilled if one includes the graphs with higher Fock states in the meson wave function. Obtained results are used to estimate the amplitudes with longitudinal and transverse photon and vector meson polarization.

研究の動機と目的

• 高次の折りたたみ効果（例えば横運動を伴うクォーク運動）を含むベクトルメソン光生成モデルにおけるゲージ不変性の破綻を解消すること。
• 小 x における γ*→V 遷移振幅のゲージ不変性が保たれる条件を特定すること。
• k に依存するベクトルメソン波動関数を用いた、ベクトルメソン生成のヘリシティ振幅を計算するゲージ不変なフレームワークを提供すること。
• H1 や ZEUS の実験データ、特に |T11|/|T00| および |T01|/|T00| の比と、モデル予測を比較すること。

提案手法

• 端点特異性を正則化するために、横運動を伴う高次のフォック状態を含む k に依存するベクトルメソン波動関数（式 3）を用いる。
• 影響パラメータ表現における二グルーオン交換モデルを適用して、振幅の虚部を計算（式 4）、ハード散乱振幅を GI 項とゲージ依存項に分割（式 5）。
• 横運動量の積分により一般化されたグルーオン分布 Fgζ を導出（式 6）、これにより非統合グルーオン分布 G と関連づける。
• 振幅が l⊥² → 0 のとき消えるようにゲージ不変性を課し、l⊥² 項（A^{l²}）がゲージ依存項（A⁰）を支配する必要があることを要請する。
• 端点発散を正則化し、σL 截面と一致させるために、指数関数的波動関数モデル（式 15）を用いた数値的積分を実行（bV ≈ 0.65 GeV⁻¹）。
• すべてのモデルで同一のパラメータ化を用いることで一貫性を保ち、ヘリシティ振幅比のモデル予測を H1 や ZEUS のデータと比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ベクトルメソン波動関数に高次のフォック状態を含めることで、小 x における γ*→V 遷移振幅のゲージ不変性が回復するか？
• RQ2 横運動を伴うクォーク運動の下で、ゲージ依存項（GDT）はどのように振る舞い、信頼性を持って高次の折りたたみモデルを用いるために抑制可能か？
• RQ3 予測されたヘリシティ振幅比 |T11|/|T00| および |T01|/|T00| は、H1 や ZEUS の実験データとどの程度一致するか？
• RQ4 T→L 振幅が T→T や L→L よりも波動関数構造に敏感でないのはなぜか？ これはモデルの区別にどのような影響を与えるか？
• RQ5 k に依存する波動関数を用いたモデルは、ディファラクティブなベクトルメソン生成におけるスピン依存観測量をゲージ不変に記述可能か？

主な発見

• ゲージ不変性が要求するように、横運動を伴う高次のフォック状態をベクトルメソン波動関数に含めることで、γ*→V 遷移振幅のゲージ不変性が回復する。
• L→L 振幅におけるゲージ依存項（GDT）は非相対論的極限（z=1/2、mq=MV/2）で消え、質量のないクォークではゼロとなる。これは現実的な状況では抑制されることを示唆する。
• 横偏光の場合は、GDT が z(1−z) の因子によって抑制され、Q² の抑制ではなく数値的抑制となる。これにより発散を防ぎ、一貫性が保たれる。
• モデルは H1 や ZEUS が測定したヘリシティ振幅比 |T11|/|T00| および |T01|/|T00| の Q² 依存性をうまく再現し、特に TLT 振幅で最も良い一致を得た。
• 平均的な横運動量の二乗 <k⊥²> ≈ 0.6 GeV² は、bV ≈ 0.65 GeV⁻¹ のとき、ρ メソン生成の実験的 σL 截面と整合的である。
• 大きな実験的誤差があるにもかかわらず、本モデルは [7] や [8] のモデルよりも |T01|/|T00| の比をよりよく記述しており、波動関数構造への感受性が顕著に表れている。