[논문 리뷰] Modification of the dihadron fragmentation function in nuclear matter

Abhijit Majumder, Xin-Nian Wang|ArXiv.org|2008. 06. 16.

High-Energy Particle Collisions Research참고 문헌 1인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 콜라inear 인수분해에서 고차-twist 전개를 사용하여 대량의 핵에서의 디하드론 분열함수의 중간 매질 수정을 조사한다. 결과적으로, 디하드론 분열함수의 수정은 단일 하드론 분열함수의 수정과 유사하며, 조건부 하드론 분포에 대한 변화는 미미하다. 이 결과들은 핵 밀도에 대해 다소 민감하며, 질소에 대해서는 HERMES 데이터와 잘 일치하고, 크립톤에 대해서는 중간 정도로 일치한다. 이는 더 무거운 핵에 대해서는 고차-twist 기여가 필요할 수 있음을 시사한다.

ABSTRACT

The medium modification of dihadron fragmentation functions in the deeply inelastic scattering (DIS) off a large nucleus is studied within the framework of the higher-twist expansion in the collinear factorization formalism. It is demonstrated that the modification due to multiple parton scattering in the nuclear medium is similar to that of the single hadron fragmentation function. However, the conditional distribution of the associated hadron given by the ratio of dihadron to single hadron fragmentation function shows only slight modification. The final results depend modestly on the nuclear density distribution. Comparisons with the experimental results on two hadron correlations as obtained by the HERMES collaboration at DESY are presented.

연구 동기 및 목표

• 핵물질 내 디하드론 분열함수의 고차-twist 형식을 단일 하드론 분열함수 수정의 고차-twist 형식으로 확장한다.
• 밀도 높은 핵물질 내 다중 파arton 산란과 최종 상태 상호작용이 반경분석적 DIS에서의 디하드론 상관관계에 미치는 영향을 조사한다.
• 이론적 예측을 질소 및 크립톤 핵에서의 두 하드론 상관관계에 대한 HERMES 실험 데이터와 비교한다.
• 핵 밀도 분포와 고차-twist 기여가 매질 수정 분열함수에 미치는 역할을 평가한다.

제안 방법

• 대량의 핵에서의 DIS에서 이중 미분 단면적에 대한 핵 매질 교정을 계산하기 위해 콜라inear 인수분해에서 고차-twist 전개 형식을 채택한다.
• 매질 수정 분열함수를 매질 수정 분열 함수와 진공 분열함수를 포함한 컨볼루션으로 유도하며, 새로운 twis-4 행렬 원소를 포함한다.
• 단일 하드론 분열함수에서 유도된 것과 동일한 매질 수정 인자 $ T_{qg}^A $ 를 도입한다. 이는 비대칭 파톤 분포(OFPDs)와 LPM 효과에서 유도된다.
• 핵 밀도 분포(Gaussian 및 하드-스피어)를 사용하여 twis-4 행렬 원소를 평가하며, 질소의 단일 포함 데이터에 적합하여 정규화한다.
• 단일 및 디하드론 분열함수 수정에 동일한 매개변수 세트를 사용하여 예측에 자유 매개변수가 없도록 한다.
• 이론적 결과를 HERMES의 두 하드론 상관관계 데이터와 비교하여 모델을 검증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 핵물질 내 디하드론 분열함수의 매질 수정은 단일 하드론 분열함수의 수정과 어떻게 비교되는가?
• RQ2 대량의 핵에서 다중 파톤 산란과 LPM 효과는 디하드론 분열함수 수정에 어떤 역할을 하는가?
• RQ3 디하드론 상관관계에 대한 예측은 핵 밀도 분포의 선택에 얼마나 민감한가?
• RQ4 왜 이 모델은 질소에 대해서는 HERMES 데이터를 잘 설명하지만 크립톤에 대해서는 중간 정도로만 설명하는가?
• RQ5 무거운 핵에서 twis-4를 초월한 고차-twist 기여의 의미는 무엇이며, 결과에 어떤 영향을 미칠 수 있는가?

주요 결과

• 핵물질 내 다중 산란로 인한 디하드론 분열함수의 수정은 단일 하드론 분열함수의 수정과 정성적으로 유사하며, 동일한 매질 수정 인자 $ T_{qg}^A $ 를 가진다.
• 디하드론 분열함수 대비 단일 하드론 분열함수의 비율로 주어지는 관련 하드론의 조건부 분포는 미미한 수정만을 보이며, 이 관측량의 강건성을 시사한다.
• Gaussian 및 하드-스피어 핵 밀도 분포에 대한 수치적 결과는 단일 및 이중 포함 스펙트럼에 대해 정성적으로 유사한 영향을 준다.
• 질소 핵에서의 단일 포함 및 디하드론 스펙트럼에 대한 이론적 예측은 HERMES 실험 데이터와 양호한 일치를 보인다.
• 크립톤에 대해서는 일치 정도가 다소 낮아, 더 무거운 핵에 대해서는 twis-4를 초월한 고차-twist 기여(비례항 $ A^{1/3}/Q^2 $)가 필요할 수 있음을 시사한다.
• 단일 포함 데이터에 의해 정규화된 자유 매개변수가 없는 모델은 다양한 관측량에 걸쳐 일관성과 예측 능력을 보여준다.