[논문 리뷰] Odderon and photon exchange in electroproduction of pseudoscalar mesons

E.R. Berger, A. Donnachie외 4명|arXiv (Cornell University)|1999. 01. 21.

High-Energy Particle Collisions Research참고 문헌 1인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 고에너지 ep 충돌에서 광자 및 옥소드론 교환을 통한 준가역성 중입자(π⁰, η, η′, ηc)의 전자생산을 조사한다. 비중간역학 QCD와 확률적 진공 모형, 쿼크-디쿼크 수소질 모형을 사용하여, 옥소드론 교환이 탄성 생산 단면적보다 훨씬 큰 비탄성 생산 단면적을 유도함을 보여주며, HERA에서 부드러운 옥소드론을 관측하고 강입자 구조 및 미세분열 산란 메커니즘을 탐구할 수 있는 길을 제시한다.

ABSTRACT

We investigate the reaction $e p o e PS X$ where PS denotes a pseudoscalar meson $π^0, η, η'$, or $η_c$ and X either a proton or resonance or continuum states into which the proton can go by diffractive excitation. At high energies photon and odderon exchange contribute to the reaction. The photon exchange contribution is evaluated exactly using data for the total virtual photon-proton absorption cross section. The odderon exchange contribution is calculated in nonperturbative QCD, using functional integral techniques and the model of the stochastic vacuum. For the proton we assume a quark-diquark structure as suggested by the small odderon amplitude in $pp$ and $p \bar{p}$ forward scattering. We show that odderon exchange leads to a much larger inelastic than elastic PS production cross section. Observation of our reaction at HERA would establish the soft odderon as an exchange object on an equal footing with the soft pomeron and would give us valuable insight into both the nucleon structure and the mechanism of high energy diffractive scattering.

연구 동기 및 목표

• 고에너지 ep 산란에서 준가역성 중입자(π⁰, η, η′, ηc)의 전자생산에서 옥소드론과 광자 교환의 역할을 조사하기 위해.
• 확률적 진공 모형을 사용하여 비중간역학 QCD에서의 부드러운 옥소드론 교환 기여도를 평가하기 위해.
• 옥소드론 교환이 비탄성 대 탄성 생산 단면적에 대해 측정 가능한 증가를 유도하는지 확인하기 위해.
• 옥소드론 교환이 강입자 구조 및 고에너지 미세분열 산란 메커니즘 이해에 미치는 영향을 탐색하기 위해.
• HERA에서 배제적 전자생산 과정을 통해 부드러운 옥소드론을 탐지하기 위한 이론적 프레임워크를 제공하기 위해.

제안 방법

• 전체 가상 광자-핵합성 흡수 단면적에 대한 실험 데이터를 사용하여 광자 교환 진폭을 정확히 계산한다.
• 비중간역학 QCD의 확률적 진공 접근법 내에서 기능적 적분 기법을 사용하여 옥소드론 교환을 모델링한다.
• 핵합성체를 쿼크-디쿼크 체계로 모델링하며, pp 및 p̄p 정면 산란에서 관측된 작은 옥소드론 진폭과 일치한다.
• 총 단면적은 광자 및 옥소드론 교환 진폭 간의 간섭항과 합으로 계산된다.
• 부드러운 옥소드론 교환을 가정하며, 양자수는 G = -1, C = -1, S = 0이다.
• 탄성 및 비탄성 최종 상태(X)를 모두 포함하며, X는 공명 상태 또는 연속체 상태로의 미세분열 자극을 나타낸다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 옥소드론 교환이 ep 산란에서 비탄성 대 탄성 준가역성 중입자 생성에 대해 상당한 증가를 유도하는가?
• RQ2 HERA에서 배제적 전자생산을 통해 부드러운 옥소드론을 실험적으로 관측할 수 있는가?
• RQ3 핵합성체의 쿼크-디쿼크 구조가 예측된 옥소드론 교환 진폭에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 준가역성 중입자 전자생산에서 광자 교환과 옥소드론 교환의 총 단면적에 대한 상대 기여는 얼마인가?
• RQ5 비중간역학 QCD의 확률적 진공 모형이 옥소드론 교환에 대해 비탄성 채널의 지배적 기여를 예측하는 정도는 어느 정도인가?

주요 결과

• 옥소드론 교환은 준가역성 중입자 생성에서 탄성 단면적보다 훨씬 큰 비탄성 단면적을 유도하며, 이는 미세분열 자극에서 지배적인 역할을 함을 시사한다.
• 모델은 옥소드론 교환에 의한 비탄성 단면적이 탄성 채널보다 증가해 있으며, 특히 고에너지 영역에서 두드러진다.
• 광자 교환 기여는 측정된 전체 가상 광자-핵합성 단면적을 정확히 사용하여 데이터와 일치함을 보장한다.
• 쿼크-디쿼크 핵합성체 구조는 pp 및 p̄p 정면 산란에서 관측된 작은 옥소드론 진폭과 일치한다.
• 결과는 HERA에서 이 반응을 관측할 경우 부드러운 옥소드론이 물리적 교환 입자로 존재함을 직접적으로 증명할 수 있음을 시사한다.
• 이 연구는 옥소드론 교환를 통한 강입자 구조 탐색과 고에너지 미세분열 산란 역학 이해를 위한 프레임워크를 제공한다.