[논문 리뷰] Simultaneous extraction of transversity and Collins functions from new SIDIS and e+e- data

M. Anselmino, M. Boglione외 4명|arXiv (Cornell University)|2013. 03. 15.

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한 줄 요약

이 논문은 개선된 파arameterization을 사용하여 새로운 SIDIS 및 $e^+e^-$ 데이터의 글로벌 분석을 통해 동시적으로 전이도 분포와 콜린스 분해형 함수를 추출한다. 결과는 전이도와 콜린스 효과의 존재를 향상된 정밀도로 확인하며, 벨레 및 허메스/컴패스 데이터와의 비교를 통해 콜린스 함수의 기능적 형태를 검증한다.

ABSTRACT

We present a global re-analysis of the most recent experimental data on azimuthal asymmetries in semi-inclusive deep inelastic scattering, from the HERMES and COMPASS Collaborations, and in e+e- --> h_1 h_2 X processes, from the Belle Collaboration. The transversity and the Collins functions are extracted simultaneously, in the framework of a revised analysis in which a new parameterisation of the Collins functions is also tested.

연구 동기 및 목표

• 업데이트된 실험 데이터로부터 전이도 분포와 콜린스 분해형 함수를 동시에 추출하기 위해.
• 콜린스 함수의 새로운 parameterization을 시험하여 전이도 추출에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 최근의 SIDIS 및 $e^+e^-$ 데이터를 활용하여 전단 운동량 의존성(parton) 분포의 글로벌 분석을 향상시키기 위해.
• 반드시 치르-홀드 상관관계가 반사되는 반응에서 반응의 반응 메커니즘을 검증하기 위해.
• BaBar와 같은 향후 $e^+e^-$ 실험을 위한 예측을 제공하기 위해, 추출된 함수를 바탕으로 한다.

제안 방법

• SIDIS ($\ell p^\uparrow \to \ell h X$) 및 $e^+e^- \to h_1 h_2 X$ 과정에서의 아작각 비대칭성을 활용하여 전이도와 콜린스 함수에 접근한다.
• 단일 스핀 비대칭성 $A_{UT}^{\sin(\phi_h + \phi_S)}$의 $\sin(\phi_h + \phi_S)$ 모멘트를 적용하여 전이도-Collins 간섭항을 분리한다.
• 전이도 $\Delta_T q(x,k_\perp)$가 콜린스 함수 $\Delta^N D_{h/q^\uparrow}(z,p_\perp)$와 결합되는 TMD 분리 프레임워크를 적용한다.
• HERMES, COMPASS, 그리고 벨레 데이터에 대한 글로벌 피팅을 수행하며, 콜린스 함수에 대해 표준 및 다항식 형태의 두 가지 parameterization을 사용한다.
• TMD 형식에서 $k_\perp$ 및 $p_\perp$ 의존성을 포함하지만, 현재는 진화 효과는 무시한다.
• 전이도 및 콜린스 함수의 최적 피팅 파라미터를 추출하기 위해 $\chi^2$ 최소화 절차를 사용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 개선된 기능 형태를 사용하여 새로운 SIDIS 및 $e^+e^-$ 데이터로부터 전이도 분포와 콜린스 함수를 동시에 추출할 수 있는가?
• RQ2 콜린스 함수의 parameterization 선택이 추출된 전이도 분포에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 최근의 HERMES, COMPASS, 그리고 벨레 데이터가 전이도 및 콜린스 함수에 얼마나 강력한 제약을 가하는가?
• RQ4 BaBar에서의 $e^+e^-$ 아작각 비대칭성 $A_{12}^{UL}$, $A_{12}^{UC}$, $A_0^{UL}$, $A_0^{UC}$에 대한 예측은 무엇인가?
• RQ5 추출된 텐서 전하 $\delta u$와 $\delta d$는 이전 추정치와 모델 계산 결과와 어떻게 비교되는가?

주요 결과

• 새로운 HERMES, COMPASS, 그리고 벨레 데이터를 활용하여 $u$ 및 $d$ 쿼크의 전이도 분포가 향상된 정밀도로 확인되었다.
• 표준 및 다항식 형태의 두 가지 parameterization 모두를 사용하여 콜린스 함수를 성공적으로 추출하였으며, 불확실성 범위 내에서 일관된 결과를 보였다.
• 질량 제곱 $Q^2 = 2.41$ GeV$^2$에서 텐서 전하 $\delta u$는 $0.57 \pm 0.08$, $\delta d$는 $-0.12 \pm 0.08$로 추정되었으며, 이는 이전 추정치와 모델 예측과 일치한다.
• BaBar에서의 $e^+e^-$ 과정에 대한 $A_{12}^{UL}$, $A_{12}^{UC}$, $A_0^{UL}$, $A_0^{UC}$에 대한 예측을 제공하였으며, 기대되는 경향과 양호한 일치를 보였다.
• 분석 결과는 SIDIS 비대칭성에서 콜린스 효과의 지배적 기여를 확인하였으며, 이러한 비대칭성을 관측하기 위해서는 비영인 전이도가 필요하다는 점을 입증하였다.
• 다양한 parameterization에 대해 결과가 안정적이며, 기능 형태의 변형에도 불구하고 추출된 함수의 안정성을 확인하였다.