[논문 리뷰] Testing the infrared behavior of the QCD running coupling constant

A. C. Aguilar, A. A. Natale외 1명|arXiv (Cornell University)|2002. 08. 12.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 1

한 줄 요약

이 논문은 슈윙거-다이슨 방정식 해로부터 유도된 현상학적 관측량을 사용하여 QCD의 실행 커플링 상수의 적외선 행동을 시험한다. 실험 데이터인 타우 붕괴, 루프 메손 생성, 파이온 전이 형상 인자의 및 양성자 산란이 비임계 커플링을 제약하며, 경쟁하는 모델들 중에서 특정한 한 가지 적외선 행동을 선호함을 보여준다.

ABSTRACT

We discuss phenomenological tests for the infrared behavior of the running coupling constant and gluon propagators obtained through the solutions of Schwinger-Dyson equations of the gluonic sector of QCD. We verify that several observables can be used in order to select the different expressions of alpha_s found in the literature. We test the effect of the nonperturbative coupling in the tau-lepton decay rate into nonstrange hadrons, in the rho vector meson helicity density matrix that are produced in the chi_{c2} --> rho rho decay, in the photon to pion transition form factor, and compute the cross sections for elastic proton-proton scattering and exclusive rho production in deep inelastic scattering. These quantities depend on the infrared behavior of the coupling constant at different levels, we discuss the reasons for this dependence and argue that the existent and future data can be used to test the approximations performed to solve the Schwinger-Dyson equations and they already select one specific infrared behavior of the coupling.

연구 동기 및 목표

• 현상학적 관측량을 사용하여 QCD 실행 커플링 상수의 적외선 행동을 평가하기.
• 슈윙거-다이슨 방정식에서 유도된 다양한 알파_s 표현식이 실험 데이터와 일치하는지 시험하기.
• 기존 및 향후 측정치가 선호하는 비임계 커플링 행동을 특정하기.
• 적외선 커플링이 특정 하드론 및 배제적 과정에 미치는 영향 평가하기.

제안 방법

• 글루온 부문 슈윙거-다이슨 방정식의 해를 사용하여 QCD 커플링 상수의 적외선 행동을 모델링한다.
• 다양한 알파_s 형태를 사용하여 타우-르프온 붕괴율과 같은 현상학적 관측량을 계산한다.
• 치아_{c2} → 루프 루프 붕괴에서 생성된 벡터 메손의 스핀 밀도 행렬을 분석하여 커플링 행동을 탐색한다.
• 광자-파이온 전이 형상 인자를 계산하여 비임계 효과에 대한 민감도를 시험한다.
• 탄성 양성자-양성자 산란 및 깊은 비탄성 산란에서의 배제적 루프 생성 단면적을 평가한다.
• 기존 및 향후 실험 데이터와의 비교를 통해 적외선 커플링 행동을 제약한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비이상 쿼크를 포함하지 않는 하드론으로의 타우 륙론 붕괴 데이터와 가장 일치하는 QCD 실행 커플링 상수의 적외선 행동은 무엇인가?
• RQ2 비임계 커플링은 치아_{c2} → 루프 루프 붕괴에서 스핀 밀도 행렬에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 광자-파이온 전이 형상 인자는 알파_s의 적외선 구조에 얼마나 민감한가?
• RQ4 양성자-양성자 탄성 산란 및 배제적 루프 생성 데이터는 서로 다른 비임계 커플링 모델을 구분할 수 있는가?
• RQ5 기존 및 향후 데이터는 슈윙거-다이슨 방정식의 적외선 영역 해에 대해 어떤 제약을 가하는가?

주요 결과

• 비이상 하드론으로의 타우 륙론 붕괴율은 적외선 커플링 행동에 민감한 탐사 수단을 제공한다.
• 치아_{c2} → 루프 루프 붕괴에서의 스핀 밀도 행렬은 서로 다른 비임계 알파_s 형태에 대해 명백한 민감도를 보인다.
• 광자-파이온 전이 형상 인자는 적외선 구조의 커플링 상수에 의해 크게 영향을 받는다.
• 탄성 양성자-양성자 산란 단면적은 적외선 커플링 모델의 선택에 민감하다.
• 깊은 비탄성 산란에서의 배제적 루프 생성은 비임계 커플링 행동에 강력한 제약을 가한다.
• 기존 및 향후 데이터는 고려된 모델들 중에서 특정한 한 가지 적외선 행동을 이미 선별하고 있다.