[논문 리뷰] Update on transversity and Collins functions from SIDIS and e+ e- data

M. Anselmino, M. Boglione외 5명|arXiv (Cornell University)|2008. 12. 23.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 SIDIS 및 $e^+e^-$ 데이터에 대한 업데이트된 글로벌 피팅을 통해 더 높은 정밀도로 전이성 분포 함수와 콜린스 분해 함수를 추출한다. 새로운 고통계량 HERMES, COMPASS 및 Belle 데이터를 조합함으로써 $u$ 및 $d$ 쿼크의 전이성 분포에서의 불확도가 크게 감소하고, 콜린스 함수의 보편성이 확인되어 향후 COMPASS 및 JLab 실험에서의 정밀 예측이 가능해진다.

ABSTRACT

We present an update of a previous global analysis of the experimental data on azimuthal asymmetries in semi-inclusive deep inelastic scattering (SIDIS), from the HERMES and COMPASS Collaborations, and in e+ e- -> h1 h2 X processes, from the Belle Collaboration. Compared to the first extraction, a more precise determination of the Collins fragmentation function and the transversity distribution function for u and d quarks is obtained.

연구 동기 및 목표

• 최신 실험 데이터를 활용하여 $u$ 및 $d$ 쿼크의 전이성 분포 함수의 정밀도를 향상시키기.
• SIDIS 및 $e^+e^-$ 데이터의 글로벌 피팅을 통해 선호형 및 비선호형 콜린스 분해 함수의 추출을 개선하기.
• Belle $e^+e^-$ 데이터를 활용하여 다양한 과정 간 콜린스 함수의 보편성 테스트하기.
• 향후 COMPASS 및 JLab 실험에서의 단일 스핀 비대칭에 대한 신뢰할 수 있는 예측 제공하기.
• 아직 잘 측정되지 않은 고-$x$ 영역에서의 전이성 및 콜린스 함수의 거동를 제약 조건으로 설정하기.

제안 방법

• HERMES, COMPASS (SIDIS), 그리고 Belle ($e^+e^-$) 실험의 최신 고정밀도 데이터를 사용하여 글로벌 피팅을 수행한다.
• 스핀 및 횡방향 운동량에 의존하는 분포를 포함하는 TMD 요약 기법을 적용하여 SIDIS 및 $e^+e^-$ 과정에서의 아작각 비대칭을 기술한다.
• SIDIS 및 $e^+e^-$ 과정 간 콜린스 함수의 보편성을 가정하고 피팅 내에서 검증한다.
• 파arametrization의 9개 자유 매개변수는 $A_{UT}^{\sin(\phi_h + \phi_S)}$에 대한 모든 가용 데이터를 동시에 피팅하여 결정된다.
• 전이성 및 콜린스 함수의 고-$x$ 행동에 대한 제약 조건은 각각 공통의 $β$ 및 $\delta$ 매개변수를 사용하여 포함된다.
• 나무 단계에서 수스도코프 재정렬 효과는 무시되며, 주로 1차 임계순위 TMD 요약 기법에 집중한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 새로운 고통계량 HERMES, COMPASS 및 Belle 데이터는 전이성 및 콜린스 함수 추출의 정밀도를 어떻게 향상시키는가?
• RQ2 통합된 SIDIS 및 $e^+e^-$ 데이터를 바탕으로 콜린스 함수의 보편성은 어느 정도 지지되는가?
• RQ3 현재의 데이터는 전이성 및 콜린스 함수의 고-$x$ 행동에 대해 어떤 제약 조건을 부과하는가?
• RQ4 추출된 함수는 양성자 타겟 SIDIS 실험에서의 단일 스핀 비대칭 $A_{UT}^{\sin(\phi_h + \phi_S)}$를 얼마나 잘 예측하는가?
• RQ5 양성자 타겟을 사용하는 향후 JLab 및 COMPASS 실험에 대해 어떤 예측을 내릴 수 있는가?

주요 결과

• $u$ 및 $d$ 쿼크의 전이성 분포는 이전 분석 대비 상당히 감소된 불확도로 추출되었다.
• $u$ 및 $d$ 쿼크의 전이성 분포는 부호가 반대이며, $|\Delta_T d(x)| < |\Delta_T u(x)|$임이 확인되었다.
• 추출된 전이성 분포는 모델 예측와 일치하며, 소퍼드 경계 이하에 위치한다.
• 선호형 및 비선호형 콜린스 분해 함수는 일관되게 결정되었고, 다양한 과정 간 보편성이 확인되었다.
• 모든 가용한 SIDIS 및 $e^+e^-$ 데이터를 높은 정밀도로 기술하여 TMD 요약 기법의 타당성을 뒷받침한다.
• 양성자 타겟을 사용한 COMPASS 실험에 대한 예측은 초도 실험 데이터와 뛰어난 일치를 보이며, 추출된 함수의 타당성을 검증한다.