[논문 리뷰] Semihard diffractive production of neutral mesons by off shell photons and the range of pQCD validity

I.F. Ginzburg, Dmitry Yu. Ivanov외 1명|ArXiv.org|1995. 08. 16.

High-Energy Particle Collisions Research인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 반경량 벡터 메손의 반경량 분열 생성을 허구의 광자들을 통해 고전적 양자 색역학(pQCD)을 사용하여 연구한다. 최저 비자명한 근사에서 pQCD의 타당성 범위는 실제 광자에서는 매우 높지만, 광자의 가상성 Q²이 증가함에 따라 크게 감소한다. 이는 HERA에서의 가상 광자 생성이 이 영역에서 pQCD 예측을 실험적으로 검증할 수 있는 타당한 실험적 조건임을 시사한다.

ABSTRACT

We study the dependence on photon virtuality $Q^2$ for the semihard quasi--elastic photoproduction of neutral vector mesons on a quark, gluon or real photon (at $s\gg p_{\bot}^2, Q^2; p_{\bot}^2 \gg μ^2 \approx (0.3$ GeV)$^2$). To this end we calculate the corresponding amplitudes (in an analytical form) in the lowest nontrivial approximation of the perturbative QCD. The amplitudes for the production of mesons consisting of light quarks vary very rapidly with the photon virtuality near $Q^2=0$. We estimate the bound of the pQCD validity region for such processes. For the process with mass shell photon the obtained bound is very high, and this region seems beyond opportunities of real experiment. This bound decreases fast with the increase of $Q^2$, and we expect that the virtual photoproduction at HERA provides the opportunity to test the pQCD results. The signature of this region is discussed.

연구 동기 및 목표

• 반경량 벡터 메손의 반경량 분열 광자 생성에서 고전적 양자 색역학(pQCD)의 타당성 범위를 규명하는 것.
• 생성 진폭이 광자의 가상성 Q²에 따라 어떻게 변화하는지, 특히 Q² = 0 근처에서의 의존도를 분석하는 것.
• HERA에서의 가상 광자 생성이 pQCD 예측을 실험적으로 검증할 수 있는가를 평가하는 것.
• 이러한 과정에서 pQCD 타당 영역에 진입하는 데 해당하는 운동량 기반 서명을 규명하는 것.
• s ≫ p⊥², Q²; p⊥² ≫ μ² ≈ (0.3 GeV)² 조건 하에서 쿼크, 글루온, 실제 광자에 대한 메손 생성의 해석적 진폭을 계산하는 것.

제안 방법

• 해석적 방법을 사용하여 pQCD의 최저 비자명한 순서에서 중성 메손 생성의 산란 진폭을 계산한다.
• 가상성 Q²를 가진 비완전한 광자가 초래하는 생성 과정을 고려하며, s ≫ p⊥², Q²인 s-채널 과정에 집중한다.
• 반경량 과정에 적합한 조건인 전단 운동량 제곱 p⊥²가 척도 μ² ≈ (0.3 GeV)²보다 훨씬 큰 조건을 적용한다.
• 특히 Q² = 0 근처에서 진폭의 행동을 분석하여 pQCD 적용 가능성의 시작 지점을 규명한다.
• 계산된 진폭을 사용하여 pQCD 결과가 신뢰성 있게 되기 위한 Q²의 하한을 추정한다.
• 실제 광자(Q² = 0)와 가상 광자에 대한 pQCD 타당 영역을 비교하며, Q²이 적용 범위를 확장하는 데서의 역할을 부각한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 반경량 과정에서의 분열 생성 진폭이 광자의 가상성 Q²에 따라 어떻게 변화하는가?
• RQ2 Q²이 증가함에 따라 메손 생성의 pQCD 타당성 한계는 어떻게 변화하는가?
• RQ3 실제 광자 생성 실험에서는 pQCD 영역에 접근 가능한가, 아니면 가상성이 필요한가?
• RQ4 HERA에서의 가상 광자 생성이 중성 메손 생성에 대한 pQCD 예측을 실험적으로 검증할 수 있는가?
• RQ5 이러한 과정에서 pQCD 타당 영역에 진입하는 데 해당하는 운동량 기반 서명은 무엇인가?

주요 결과

• 빛 쿼크에 대한 메손 생성의 pQCD 진폭은 Q² = 0 근처에서 Q²에 매우 민감하게 변화하며, 이는 가상성에 대한 강한 의존도를 나타낸다.
• 실제 광자(Q² = 0)의 경우 pQCD 타당성 한계는 매우 높아 현재의 실험 시설로는 실험적으로 접근할 수 없다.
• pQCD 타당성 한계는 Q²이 증가함에 따라 급격히 감소하므로, 더 높은 가상성의 과정이 이론적·실험적으로 더 연구하기 용이하다.
• HERA에서의 가상 광자 생성은 반경량 영역에서 pQCD 예측을 실험적으로 검증할 수 있는 타당한 실험 창구로 기대된다.
• pQCD 타당 영역의 운동량 기반 서명은 s ≫ p⊥², Q² 및 p⊥² ≫ μ² ≈ (0.3 GeV)² 조건이며, 비표준 효과를 억제하기 위해 Q²가 충분히 크다는 것이 특징이다.
• 최저 비자명한 pQCD 근사에서 유도된 해석적 진폭은 지정된 운동량 조건 하에서 유효하며, 명확한 Q² 의존도를 보인다.