[논문 리뷰] Extended superscaling with two-particle emission in electron and neutrino scattering

V. L. Martinez-Consentino, J. E. Amaro외 2명|arXiv (Cornell University)|2022. 10. 18.

Neutrino Physics Research인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 전자 및 중성미자 산란에서 스케일링 함수를 대칭적인 단일 입자 기여와 q에 의존하는 두 입자 방출(2p2h) 상호작용 영역 기여로 분해하여 확장된 슈퍼스케일링 모델을 제안한다. 이 방법은 스케일링 함수 꼬리 부분을 재현하기 위해 q에 의존하는 매개변수를 피팅하여, 단일 입자 전류에 의해 유도되는 2p2h 상태의 기여를 포함한 단기 상관관계, 최종 상태 상호작용, 간섭 효과를 포괄적으로 기술하며, 비탄성 반응에서 2p2h 반응을 분리하기 위한 현상학적 대안을 제공한다.

ABSTRACT

An extended superscaling analysis of quasielastic electron scattering data is proposed by parametrizing the scaling function as the sum of a symmetric function corresponding to the emission of a single particle plus a contribution from the phase space of two-particle emission. The phase space of two-particle emission (2p2h) is multiplied by a q-dependent parameter that has been fitted to describe the tail behavior of the scaling function. This approach allows for an alternative description of the quasielastic electron scattering data, incorporating the contributions from both single-particle and two-particle emission processes induced by the one-body current and explaining the asymmetry of the scaling function. In a factorized schematic model based on the independent-pair approximation, the 2p2h parameter is related to the high-momentum distribution of the pair averaged over 2p-2h excitations. However, in the phenomenological fitting approach undertaken here, this coefficient includes other contributions such as interference with two-body currents and effects of the final-state interactions. We present predictions for the inclusive two-nucleon emission cross section induced by electrons and neutrinos.

연구 동기 및 목표

• 고전적 단일 입자 모델을 초월하여 비탄성 기여를 일관되고 현상학적으로 통합함으로써, 비탄성 전자 및 중성미자 산란에서 스케일링 함수 꼬리 부분을 기술하기 위한 현상학적 프레임워크를 개발하는 것.
• 단일 입자 전류에 의해 유도되는 두 입자 방출(2p2h) 기여를 단기 상관관계(SRC), 최종 상태 상호작용(FSI), 그리고 이중 입자 전류 간의 간섭 효과를 포함하여 분리하고 현상학적으로 기술하는 것.
• 상호작용 영역에 기반한 인과적 인자 분해를 통해 q에 의존하는 계수를 피팅하여 2p2h 반응을 인과적으로 기술하는 매개변수화를 제공하는 것.
• 표준 단일 입자 모델을 초월하여 비탄성 기여를 일관되고 현상학적으로 통합함으로써 슈퍼스케일링 분석을 확장하는 것.

제안 방법

• 스케일링 함수는 대칭적인 단일 입자 기여와 q에 의존하는 2p2h 상호작용 영역 기여의 합으로 모델링된다.
• 2p2h 상호작용 영역은 (e,e′) 실험 데이터로부터 도출된 고ψ* 꼬리 부분에 맞추어 q에 의존하는 매개변수로 가중된다.
• 이 방법은 SuSAM* 슈퍼스케일링 모델을 기반으로 하며, 2p2h 기여는 단기 상관관계, 최종 상태 상호작용, MEC 간섭 등 모든 비QE 효과를 수반하는 현상학적 매개변수로 표현된다.
• 고운동량 상관관계가 있는 양성자 쌍의 분포와 관련된 것으로 간주할 수 있는 독립된 쌍 모델이 2p2h 매개변수의 해석에 사용된다.
• 확장된 스케일링 함수를 사용하여 전자 및 중성미자 산란에서의 포함적인 이중 양성자 방출 단면적을 예측한다.
• 이 방법은 중성미자 실험에 관련된 중간 운동량 전달 범위(q ≤ 1 GeV/c)에 적용된다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 전자 및 중성미자 산란에서 비탄성 스케일링 함수의 꼬리 부분은 어떻게 두 입자 방출 과정으로 기술될 수 있는가?
• RQ2 단일 입자 전류에 의해 유도되는 2p2h 반응 기여는 어느 정도까지 현상학적으로 분리되고 기술될 수 있는가?
• RQ3 단기 상관관계, 최종 상태 상호작용, 그리고 메손 교환 전류 간의 간섭은 스케일링 함수의 고ψ* 영역 형상에 어떤 역할을 하는가?
• RQ4 q에 의존하는 매개변수는 2p2h 채널에서 다수의 비QE 메커니즘의 복합 효과를 효과적으로 기술할 수 있는가?

주요 결과

• 확장된 슈퍼스케일링 모델은 실험적 (e,e′) 데이터에 맞춘 q에 의존하는 2p2h 상호작용 영역 기여를 통해 스케일링 함수의 꼬리 부분을 성공적으로 기술한다.
• 2p2h 매개변수는 단기 상관관계, 최종 상태 상호작용, 이중 입자 전류 간의 간섭 효과를 포함한 모든 기여를 수반하며, 이러한 효과들을 별도로 분리할 필요 없이 통합적으로 기술한다.
• 이 모델은 전자 및 중성미자가 비탄성 영역에서 유도하는 포함적인 이중 양성자 방출 단면적에 대한 현상학적 예측을 제공한다.
• 이 방법은 포함된 데이터로부터 직접 SRC 쌍을 추출하는 데에 비해 중간 운동량 전달 영역(q ≤ 1 GeV/c)에서 특히 효과적이며, 대안적 접근을 제공한다.
• 이 방법은 SuSAM* 모델과 일관되며, 반경적인 비탄성 기여를 반경적인 매개변수화를 통해 확장된 적용 범위로 확장한다.