[논문 리뷰] Transverse momentum dependent quark distributions and polarized Drell-Yan processes

Jian Zhou, Feng Yuan외 1명|arXiv (Cornell University)|2009. 09. 11.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 104인용 수 66

한 줄 요약

이 논문은 콜라inear 인수분해와 전단운동량 의존성(TMD) 인수분해 접근법을 사용하여 고전적 전단운동량 영역에서 스핀에 의존하는 쿼크 분포를 조사한다. TMD 쿼크 분포 g₁ᵀ와 h₁ᴸ는 비틀림-3 쿼크-글루온 상관함수를 통해 유도되며, 편향된 Drell-Yan 과정에서 레프톤 쌍의 각도 분포에 대해 두 프레임워크 간의 일관성을 입증한다.

ABSTRACT

We study the spin-dependent quark distributions at large transverse momentum. We derive their transverse momentum behaviors in the collinear factorization approach in this region. We further calculate the angular distribution of the Drell-Yan lepton pair production with polarized beams and present the results in terms of the collinear twist-three quark-gluon correlation functions. In the intermediate transverse momentum region, we find that the two pproaches: the collinear factorization and the transverse momentum dependent factorization approaches are consistent in the description of the lepton pair angular distributions.

연구 동기 및 목표

• 편향된 비틀림-3 쿼크-글루온 상관함수와 TMD 인수분해를 사용하여 일반 Drell-Yan 과정에서 콜라이너 인수분해와 TMD 인수분해 간의 일관성을 확장한다.
• 비틀림-3 쿼크-글루온 상관함수를 사용하여 고전적 전단운동량 k⊥ ≫ ΛQCD 영역에서 전단운동량 의존성(TMD) 쿼크 분포 g₁ᵀ와 h₁ᴸ를 계산한다.
• 편향된 Nucleon-Nucleon 산란에서 Drell-Yan 레프톤 쌍의 각도 분포를 유도하며, 단일스핀 비대칭 AUT와 이중스핀 비대칭 ALT에 집중한다.
• TMD 분포와 콜라이너 비틀림-3 상관함수 간의 연결을 수립하며, 특히 시간역전대칭을 갖는다지만 k⊥에 대해 홀수인 분포에 초점을 맞춘다.
• 중간 전단운동량 영역에서 콜라이너 인수분해와 TMD 인수분해 프레임워크의 예측 일관성을 검증한다.

제안 방법

• 콜라이너 인수분해 프레임워크 내에서 양자 색역학의 고전적 방법을 사용하여 고전적 전단운동량에서 TMD 쿼크 분포 g₁ᵀ(x, k⊥)와 h₁ᴸ(x, k⊥)를 유도한다.
• TMD 분포를 새로운 비틀림-3 상관함수 ˜g(x), ˜h(x) 및 일반 비틀림-3 쿼크-글루온 상관함수 GD, ˜GD, HD, ED로 표현한다.
• 콜라이너 접근법에서 비틀림-3 쿼크-글루온 상관함수의 기여를 포함한 편향된 Drell-Yan 과정의 미분 단면적을 계산한다.
• 동일한 관측량에 대해 콜라이너 인수분해 접근법과 TMD 인수분해 형식론의 결과를 비교한다.
• 동일한 형식론을 참조문헌 [31, 32, 33]과 동일하게 사용하여 두 프레임워크 간의 일관성 검증을 수행한다.
• Drell-Yan 레프톤 쌍의 각도 분포를 분석하며, 스핀 비대칭 AUT와 ALT에 집중하고 이를 TMD 분포와 비틀림-3 함수와 연결한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 고전적 전단운동량 k⊥ ≫ ΛQCD 영역에서 TMD 쿼크 분포 g₁ᵀ와 h₁ᴸ는 어떻게 행동하는가?
• RQ2 콜라이너 인수분해 접근법에서 TMD 분포 g₁ᵀ와 h₁ᴸ는 비틀림-3 쿼크-글루온 상관함수와 어떤 관계가 있는가?
• RQ3 편향된 Drell-Yan 과정에서 레프톤 쌍의 각도 분포에 대해 콜라이너 인수분해와 TMD 인수분해 프레임워크의 예측은 어느 정도 일관성 있는가?
• RQ4 신규 비틀림-3 함수 ˜g(x)와 ˜h(x)는 TMD 분포 g₁ᵀ(x, k⊥)에서 어떤 역할을 하는가?
• RQ5 Drell-Yan 과정에서의 스핀 비대칭 AUT와 ALT는 한 쪽 하드론의 비틀림-3 쿼크-글루온 상관함수에 의해 어떻게 영향을 받는가?

주요 결과

• TMD 쿼크 분포 g₁ᵀ(x, k⊥)와 h₁ᴸ(x, k⊥)는 ˜g(x), ˜h(x), GD, ˜GD, HD, ED를 포함한 비틀림-3 쿼크-글루온 상관함수를 통해 고전적 전단운동량 k⊥ ≫ ΛQCD 영역에서 유도된다.
• 결과는 두 형식론—콜라이너 인수분해와 TMD 인수분해—가 중간 전단운동량 영역에서 레프톤 쌍의 각도 분포를 기술하는 데 일관됨을 보여준다.
• 편향된 Drell-Yan 과정에서 단일스핀 비대칭 AUT와 이중스핀 비대칭 ALT는 비틀림-3 쿼크-글루온 상관함수를 사용하여 계산되며, g₁ᵀ와 h₁ᴸ의 기여가 각각 다르게 나타난다.
• TMD 분포 g₁ᵀ와 h₁ᴸ의 전단운동량 의존성은 기존의 주요 비틀림 분포에 존재하지 않는 새로운 비틀림-3 함수 ˜g(x)와 ˜h(x)에 의해 지배됨을 밝혀냈다.
• 일반 Drell-Yan 각도 분포에 대해 AUT와 ALT 비대칭을 포함하는 두 프레임워크 간의 일관성이 처음으로 확인되었다.
• 이 연구는 Sivers 및 Boer-Mulders 함수에 대한 이전 결과를 확장하여 시간역전대칭을 갖지만 k⊥에 대해 홀수인 TMD 분포를 포함함으로써 스핀에 의존하는 파arton 분포의 더 완전한 그림을 제공한다.