[논문 리뷰] Azimuthal asymmetries and Collins analyzing power

А. В. Ефремов, K. Goeke외 1명|High-Energy Physics Literature Database (CERN, DESY, Fermilab, IHEP, and SLAC)|2002. 06. 26.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 캐릭터 퀀트-솔리톤 모델(χQSM)을 사용하여 전류 방향으로 극화된 양성자에서의 파이온 전자생성의 앙빌라주 대칭성에 대한 조건 없는 이론적 설명을 제시한다. 전이성 분포에 대해 χQSM를 적용하고, COLLINS 분해함수에 대해 DELPHI 데이터를 사용하며, HERMES 데이터에서 z에 대한 의존성을 추출하고, 디우터론 타겟에 대한 비대칭성을 예측하고, CLAS 데이터로부터 휘어진 3차 분포 e(x)를 추출하여 조정 가능한 매개변수 없이 실험적 비대칭성과 일치시킨다.

ABSTRACT

Spin azimuthal asymmetries in pion electro-production in deep inelastic scattering off longitudinally polarized protons, measured by HERMES, are well reproduced theoretically with no adjustable parameters. Predictions for azimuthal asymmetries for a longitudinally polarized deuteron target are given. The z-dependence of the Collins fragmentation function is extracted. The first information on e(x) is extracted from CLAS A_LU asymmetry.

연구 동기 및 목표

• HERMES 실험에서 측정한 종방향 극화된 양성자에서의 파이온 전자생성의 관측된 앙빌라주 비대칭성을 조정 가능한 매개변수가 없는 이론적 프레임워크로 설명하는 것.
• 전이성 h₁(x)에 대한 모델 예측을 사용하여 HERMES 데이터에서 π⁺ 및 π⁰ 생성에 대한 H₁⊥(z)의 z-의존성을 추출하는 것.
• HERMES 실험에서 종방향 극화된 디우터론 타겟에서의 파이온 및 카이온 생성에 대한 앙빌라주 비대칭성을 예측하는 것.
• 최근 CLAS 실험에서 측정한 A_LU^sinϕ 비대칭성 데이터로부터 휘어진 3차 분포 e(x)를 추출하여 이 알려지지 않은 함수에 대한 최초의 정보를 제공하는 것.

제안 방법

• 조정 가능한 매개변수가 없는 캐릭터 퀀트-솔리톤 모델(χQSM)을 사용하여 전이성 분포 h₁^a(x)를 계산하며, QCD 제약 조건과 일치시킨다.
• 약한 스케일 의존성 가정 하에 '낙관적인' DELPHI 결과 |⟨H₁⊥⟩/⟨D₁⟩| = (12.5 ± 1.4)%를 적용한다.
• HERMES 실험에서 π⁺ 및 π⁰ 생성 데이터를 사용하여 z-의존성을 피팅함으로써 H₁⊥(z)/D₁(z)를 추출하며, H₁⊥(z) = (0.33 ± 0.06)z D₁(z)를 도출한다.
• 추출된 H₁⊥(z)/D₁(z) 비율과 CLAS 실험의 A_LU^sinϕ 비대칭성을 결합하여 ⟨Q²⟩ = 1.5 GeV²에서 e^u(x) + ¼e^d̄(x)의 조합을 추출한다.
• 이ソ스피너 대칭을 적용하고, D₁ 및 H₁⊥에 대해 선호되는 분해함수를 가정하며, 카이온 예측을 위해 ⟨H₁⊥^K⟩/⟨D₁^K⟩ ≈ ⟨H₁⊥^π⟩/⟨D₁^π⟩로 가정한다.
• h₁^⊥(1)L과 h₁ 사이의 관계를 WW-형 타입 근사를 통해 유도하며, 비대칭식에서 휘어진 3차 항을 무시한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 조정 가능한 매개변수가 없는 χQSM와 COLLINS 함수에 대한 기존 데이터를 사용하여 종방향 극화된 양성자에서의 파이온 전자생성의 앙빌라주 비대칭성을 설명할 수 있는가?
• RQ2 HERMES 실험에서 π⁺ 및 π⁰ 생성 데이터로부터 추출한 H₁⊥(z)의 z-의존성은 무엇인가?
• RQ3 HERMES 실험에서 종방향 극화된 디우터론 타겟에서의 파이온 및 카이온 생성에 대한 예측된 앙빌라주 비대칭성은 무엇인가?
• RQ4 추출된 H₁⊥(z)를 사용하여 CLAS 실험의 A_LU^sinϕ 비대칭성 데이터로부터 휘어진 3차 분포 e(x)를 추출할 수 있는가?

주요 결과

• HERMES 실험의 A_UL^sinϕ 및 A_UL^sin2ϕ 데이터는 χQSM 예측의 h₁^a(x)와 '낙관적인' DELPHI 결과 |⟨H₁⊥⟩/⟨D₁⟩|를 사용하여 조정 가능한 매개변수가 없이 잘 재현된다.
• COLLINS 함수의 z-의존성이 H₁⊥(z) = (0.33 ± 0.06)z D₁(z)로 추출되었으며, 평균 분석력 ⟨H₁⊥⟩/⟨D₁⟩ = (13.8 ± 2.8)%를 도출하여 DELPHI 결과와 일치한다.
• 디우터론 타겟에서의 앙빌라주 비대칭성 예측은 π⁺ 및 K⁺에서 sinϕ 및 sin2ϕ 비대칭성이 뚜렷이 나타나지만, K⁻ 및 K̄⁰의 비대칭성은 거의 0에 가까이 예측된다.
• CLAS 실험 데이터로부터 통계적 오차 범위 내에서 휘어진 3차 분포 e^u(x) + ¼e^d̄(x)를 추출하였으며, Soffer 경계와 적분 식 ∫e(x)dx ≈ 10과 일치함을 확인하였다.
• 모든 sinϕ 비대칭성은 x ≈ 0.5에서 부호가 바뀌며, 이는 비대칭식의 음수 부호와 h₁(x)가 h_L(x)보다 더 딱딱한 행동을 보이기 때문이다. 그러나 이는 분해함수 가정에 민감하게 의존한다.
• 분석은 종방향 극화된 타겟을 사용하여 전이성을 측정할 수 있음을 보여주며, COMPASS와 같은 실험에서 ΔG를 동시에 측정할 수 있음을 시사한다.