[논문 리뷰] Twist-3 in Proton Nucleon Single Spin Asymmetries

O. V. Teryaev|ArXiv.org|2001. 02. 23.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 양성자-핵의 단일 스핀 비대칭에서 twist-3 쿼크-글루온 상관관계에 대한 모델을 제안하며, $g_2$의 스핀 구조 함수와 연결하는 합규칙을 사용한다. 양성자-핵 단일 스핀 비대칭에서 페르미온 극점 기여가 글루온 극점보다 지배적이며, 이는 이론적으로 중요한 글루온 극점에도 불구하고 측정 가능한 비대칭을 설명한다.

ABSTRACT

These proceedings contain the 'physical' derivation of the Wandzura-Wilczek relations for the spin-dependent structure function g2 (amounting to keeping the intrinsic transverse momentum of quarks, and neglecting the physical transverse components of the gluon fields), recently generalized for the case of non-forward processes (hep-ph/0102209). The simple numerical model for the twist-3 contribution to g2 was also suggested.

연구 동기 및 목표

• QCD에서 주로 양성자-핵 단일 전단 스핀 비대칭의 기원을 주로 twist-3 효과를 초월하여 이해하기 위해.
• 왜 twist-3 효과가 형식적으로 억제되지만도 측정 가능한 비대칭을 낳는지 오랫동안 남아있는 수수께끼를 해결하기 위해.
• twist-3 단일 스핀 비대칭에서 글루온 극점이 페르미온 극점보다 지배적일 것이라는 가설을 검증하기 위해.
• 합규칙과 레지오 행동을 사용하여 twist-3 $g_2$ 구조 함수의 부분을 현상학적으로 타당한 모델로 개발하기 위해.
• 이 상관관계를 고에너지 과정, 예를 들어 이론자 및 제트 생성과 같은 과정에서 테스트할 수 있는 프레임워크를 제공하기 위해.

제안 방법

• twist-3에서 QCD 인과성 분해를 사용하여 단일 스핀 비대칭을 이중 변수 쿼크-글루온 상관관계 함수 $b_A(x_1,x_2)$ 및 $b_V(x_1,x_2)$ 로 표현한다.
• 쿼크 운동 방정식에서 유도된 합규칙을 적용하여 $b_A$ 및 $b_V$ 를 일반적인 파arton 분포 $c_T^A(x)$ 및 $c_L^A(x)$ 와 연결한다.
• 레지오 행동, 위상 공간, 그리고 버크하르트-코팅턴 합규칙을 포함한 단순한 모델을 구성하여 twist-3 $g_2$ 의 부분을 설명한다.
• QCD 합규칙을 사용하여 $g_2$ 의 두 번째 모멘트를 수치적으로 분석함으로써, 페르미온 극점 대비 글루온 극점 기여의 상대 강도를 추론한다.
• 왼쪽-오른쪽 비대칭 관측량을 활용하여 이론자 및 제트 생성에서의 비대칭을 분석함으로써 쿼크-글루온 상관관계를 탐지하는 방법을 제시한다.
• 깊은 비탄성 산란에서의 $g_1 + g_2$ 관계를 사용하여 $g_1$ 데이터를 통해 모델 매개변수를 제약한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 twist-3 단일 스핀 비대칭에서 페르미온 극점과 글루온 극점의 기여는 각각 얼마나 되는가?
• RQ2 합규칙과 현상학적 제약 조건을 사용하여 twist-3 $g_2$ 구조 함수의 부분을 일관적으로 모델링할 수 있는가?
• RQ3 쿼크-글루온 상관관계 함수 $b_A$ 및 $b_V$ 는 이론자 및 제트 생성에서의 비대칭에 어떻게 영향을 주는가?
• RQ4 글루온 극점 가설이 지배적이라면, 왜 양성자-핵 비대칭이 작게 계산되는가?
• RQ5 피온 생성에서 관측된 비대칭은 글루온 극점이 지배적이지 않아도 쿼크-글루온 상관관계로 설명될 수 있는가?

주요 결과

• 모델은 $x \sim 0.1$ 에서 twist-3 $g_2$ 의 두 번째 모멘트가 크기가 크며, 양성자에 대해서는 약 0.15, 중성자에 대해서는 약 0.8의 값을 예측한다.
• 합규칙에 의해 요구되는 강한 진동이 $x \sim 0.1$ 에서 절대값이 크지만 두 번째 모멘트가 작아지는 이유를 설명한다.
• 수치 분석 결과 글루온 극점의 기여가 작다는 것이 나타나며, 이는 단일 스핀 비대칭의 주요 원인이 아님을 시사한다.
• 페르미온 극점은 측정 가능한 영향을 유도하며, 피온 생성과 같은 과정에서 관측된 비대칭과 일치한다.
• 모델은 피온 비대칭의 풍미 의존성을 설명한다: $A_{\pi^+} \sim \Delta u / u$, $A_{\pi^-} \sim \Delta d / d$, 그리고 $A_{\pi^0} \sim (\Delta u + \Delta d)/(u + d)$ 로서 실험적 경향과 일치한다.
• 이론자 및 제트 생성에서의 왼쪽-오른쪽 비대칭은 높은 통계량과 낮은 배경으로 인해 twist-3 효과를 청소한 탐지 수단으로서 효과적이다.