[論文レビュー] Azimuthal asymmetries in SIDIS off unpolarized targets at COMPASS

A. Bressan|arXiv (Cornell University)|Jul 31, 2009

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用数 6

ひとこと要約

本論文は、6LiD標的に基づく160 GeV μ⁺ビームを用いたCOMPASSデータを用いて、非極性化SIDISにおける方位角非対称性の初めての測定を報告する。顕著な電荷依存性を持つcosφおよびcos2φ非対称性が観測され、Cahn効果およびBoer-Mulders PDFを含む理論的モデルと強い一致を示し、非極性化陽子における非ゼロの横運動量相関の証拠を提供する。

ABSTRACT

Azimuthal asymmetries measured in unpolarized semi-inclusive deep inelastic scattering bring important information on the inner structure of the nucleons, and can be used both to estimate the average quark transverse momentum k_T and to access the so-far unmeasured Boer-Mulders functions. COMPASS results using part of the 2004 data collected with a 6LiD target and a 160 GeV positive muon beam are presented separately for positive and negative hadrons.

研究の動機と目的

• 非極性化標的に基づく半教師付き深接続散乱（SIDIS）における方位角非対称性を測定し、横運動量に依存する（TMD）パートン分布を調べる。
• 平均クォークの横運動量⟨k⊥²⟩の情報を抽出し、これまで測定されていなかったBoer-Mulders関数へのアクセスを図る。
• 低横運動量領域（pT < 1.5 GeV/c）におけるpQCD補正およびCahn効果を含む理論的予測を検証する。
• 正および負のハドロンにおける電荷非対称性を調査し、 chirality-odd TMD分布を調べる。

提案手法

• データは160 GeV μ⁺ビームを6LiD標的に用いて収集され、標準的なDISカット（Q² > 1 (GeV/c)²、W > 5 GeV/c²、0.1 < y < 0.9、0.2 < z < 0.85）によりイベント選択が行われた。
• ハドロンの横運動量は0.1 < pT < 1.5 GeV/cに制限され、方位角角度の分解能を向上させるとともに、運動量の歪みを低減した。
• 受容性補正は、フルモンテカルロシミュレーションチェーン（Lepto + COMGEANT + CORAL）を用いて実施され、受容性A(φ)は再構築済み/生成済みイベント比として計算された。
• 方位角分布はN(φ) = N₀[1 + Aᴰ_cosφ cosφ + Aᴰ_cos2φ cos2φ + Aᴰ_sinφ sinφ]にフィットされ、系統的不確実性は偏光配置の比較およびパrameterの変化を用いて評価された。
• 理論的予測は、Cahn効果およびBoer-Mulders PDFを含むモデルと比較された。後者はHERMESデータからのSivers関数に比例すると仮定された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 6LiD標的に基づく非極性化SIDISにおけるcosφおよびcos2φ方位角非対称性の大きさと運動量依存性は何か？
• RQ2 測定された非対称性は、低pT領域におけるCahn効果およびpQCD寄与をどの程度反映しているか？
• RQ3 観測された非対称性は、正および負のハドロンで異なるものであり、Boer-Mulders PDFの存在と整合的か？
• RQ4 受容性効果および検出器の幾何学的配置は、方位角非対称性の抽出にどのような影響を及ぼし、どのような補正が必要か？

主な発見

• cosφ非対称性は、最高のzビンで30–40％に達し、正のハドロンの方が負のハドロンよりも大きな値を示した。
• cos2φ非対称性は明確な電荷依存性を示し、正のハドロンの方が負のハドロンよりも大きな振幅を示しており、Boer-Mulders PDFを含む理論的予測と整合的であった。
• Cahn効果およびBoer-Mulders PDFを含む理論的モデルと、データは良好な一致を示し、非極性化陽子における非ゼロの横運動量パートン相関の証拠を示した。
• sinφ非対称性は、予想どおり自然なビーム偏光および一次摂動Sivers型効果の欠如により、すべての運動量領域でゼロに近い値を示した。
• 受容性補正に起因する系統的不確実性は良好に制御されており、主に検出器の幾何学的配置およびシミュレーションパrameterの変化に起因する。
• 全体的な受容性は、y、z、pTの各変数で比較的平坦であり、未測定変数の統合時に非対称性抽出に偏りを生じにくくした。