[논문 리뷰] Forms of Relativistic Dynamics, Current Operators and Deep Inelastic Lepton-Nucleon Scattering

Felix M. Lev|ArXiv.org|1995. 05. 24.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 깊이 있는 비탄성 렙톤-핵자 산란의 맥락에서 상대론적 역학의 세 가지 형태—점 형태, 인스턴트 형태, 프론트 형태—에서 현재 연산자와 충격 근사의 일관성을 분석한다. 이는 오직 점 형태만이 충격 근사에서 로렌츠 불변성, CPT 대칭성, 그리고 유니타리성을 유지함을 보여주며, 프론트 형태에서 파르톤 모델 합규칙이 실험 데이터를 과대평가하는 이유는 상대론적 대칭성과의 기본적인 불일치 때문임을 설명한다.

ABSTRACT

The three well-known forms of relativistic dynamics are unitarily equivalent and the problem of constructing the current operators can be solved in any form. However the notion of the impulse approximation is reasonable only in the point form. In particular, the parton model which is the consequence of the impulse approximation in the front form is incompatible with Lorentz invariance, P invariance and T invariance. The results for deep inelastic scattering based on the impulse approximation in the point form give natural qualitative explanation of the fact that the values given by the parton model sum rules exceed the corresponding experimental quantities.

연구 동기 및 목표

• 다양한 형태의 상대론적 역학에서 현재 연산자의 물리적 일관성을 명확히 하기.
• 상대론적 역학의 점 형태, 인스턴트 형태, 프론트 형태에서 충격 근사의 타당성을 조사하기.
• 깊이 있는 비탄성 산란에서 파르톤 모델 합규칙과 실험 데이터 사이의 괴리 문제를 해결하기.
• 프론트 형태에서의 파르톤 모델이 로렌츠 불변성, P 대칭성, T 대칭성 위반을 일으킴을 확립하기.
• 이 맥락에서 충격 근사의 일관성 있고, 유니타리하며, 로렌츠 불변인 공식화를 제공하는 것은 오직 점 형태 뿐임을 보여주기.

제안 방법

• 점 형태, 인스턴트 형태, 프론트 형태의 세 표준 상대론적 역학 형태 간의 유니타리 동치성을 분석한다.
• 상대론적 장 이론과 캐논ical 양자화 절차를 사용하여 각 형태에서 현재 연산자를 구성한다.
• 깊이 있는 비탄성 렙톤-핵자 산란에서 현재 연산자의 행렬 원소에 대해 각 형태에서 충격 근사를 적용한다.
• 결과로 도출된 구조함수의 로렌츠, C, P, T 대칭성에 대한 변환 성질을 평가한다.
• 각 형태에서 충격 근사의 예측값을 파르톤 모델 합규칙과 실험 데이터와 비교한다.
• 군 이론적 및 대수적 방법을 사용하여 현재 연산자의 상대론적 불변성과의 일관성을 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 왜 파르톤 모델 합규칙은 깊이 있는 비탄성 산란에서 실험 값보다 과대평가하는가?
• RQ2 충격 근사는 모든 형태의 상대론적 역학에서 로렌츠 불변성과 호환되는가?
• RQ3 점 형태, 인스턴트 형태, 프론트 형태 중에서 깊이 있는 비탄성 산란에서 현재 연산자의 일관성 있고, 유니타리한 공식화를 제공하는 형태는 무엇인가?
• RQ4 프론트 형태에서의 로렌츠 대칭성 위반은 파르톤 모델에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 역학적 형태의 선택이 현재 연산자와 그로 인한 구조함수의 타당성에 어떻게 영향을 미치는가?

주요 결과

• 충격 근사는 오직 상대론적 역학의 점 형태에서만 물리적으로 일관된다.
• 프론트 형태에서 충격 근사를 통해 유도된 파르톤 모델은 로렌츠 불변성, P 대칭성, T 대칭성을 위반한다.
• 실험 데이터보다 파르톤 모델 합규칙이 과대평가되는 것은 프론트 형태의 충격 근사가 상대론적 대칭성과 불일치하기 때문이라는 직접적인 결과이다.
• 오직 점 형태만이 현재 연산자가 유니타리하고 파oincaré 군에 대해 올바르게 변환됨을 보장한다.
• 점 형태에서의 충격 근사 결과는 합규칙과 실험 간의 관측된 괴리에 자연스럽고 정성적인 설명을 제공한다.
• 세 형태의 상대론적 역학은 유니타리 동치이지만, 현재 연산자와 근사의 물리적 해석과 일관성은 선택된 형태에 따라 극적으로 달라진다.