[論文レビュー] Collins Fragmentation and the Single Transverse Spin Asymmetry

Feng Yuan, Zhou, Jian|ArXiv.org|Mar 26, 2009

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、半包含的深エネルギーシンチラスケattering（SIDIS）におけるコリンズ機構に対応するtwist-three分岐関数を特定し、その結果得られるコリンズ分岐関数が普遍的であり、ゲージリンクの方向に依存しないことを示している。さらに、中間の横運動量領域において、横運動量依存性（TMD）およびtwist-three共線的因子化アプローチの間の整合性を示し、コリンズ効果に起因する1次元横スピン非対称性（SSA）を統一的に記述するものである。

ABSTRACT

We study the Collins mechanism for the single transverse spin asymmetry in the collinear factorization approach. The correspondent twist-three fragmentation function is identified. We show that the Collins function calculated in this approach is universal. We further examine its contribution to the single transverse spin asymmetry of semi-inclusive hadron production in deep inelastic scattering and demonstrate that the transverse momentum dependent and twist-three collinear approaches are consistent in the intermediate transverse momentum region where both apply.

研究の動機と目的

• 単一横スピン非対称性（SSA）のコリンズ機構に関連する twist-three 分岐関数を特定すること。
• twist-three 共線的因子化アプローチで導かれたコリンズ分岐関数の普遍性を示すこと。
• 中間の横運動量領域における SSA のコリンズ寄与について、TMD および twist-three 共線的因子化アプローチの整合性を確立すること。
• 分岐の文脈におけるコリンズ関数の普遍性およびゲージ不変性の性質を、シヴァーズ関数と対比させながら明確にすること。

提案手法

• クォークおよびグルーオン場を含むゲージ不変な行列要素を用いて、コリンズ機構に関連する twist-three 分岐関数を特定する。
• 共線的因子化およびゲージ不変な演算子を用いて、コリンズ分岐関数の大きな横運動量における振る舞いを導出する。
• 中間の横運動量領域（ΛQCD ≪ Ph⊥ ≪ Q）におけるハドロン的テンソルの分解を実施し、V4およびV9項からの主要寄与を特定する。
• SIDISにおけるスピン依存性微分断面積を計算し、∂⊥およびA⊥関連演算子に起因する方位角依存性を含める。
• twist-threeアプローチの結果とTMD因子化フレームワークの結果を比較し、中間pT領域で一致することを示す。
• クォークの横スピン分布およびソフト因子の既知の結果を用いて、両アプローチの整合性を確認する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 半包含的深エネルギーシンチラスケatteringにおけるコリンズ機構に対応する、対応するtwist-three分岐関数は何か？
• RQ2 twist-three共線的因子化アプローチで導かれたコリンズ分岐関数は、普遍的であり、ゲージリンクの方向に依存しないか？
• RQ3 中間の横運動量領域におけるSSAのコリンズ寄与について、TMDおよびtwist-three共線的因子化アプローチはどのように比較できるか？
• RQ4 両者とも時間反転奇性関数であるにもかかわらず、なぜコリンズ関数はシヴァーズ関数とは異なる普遍性の性質を示すのか？
• RQ5 TMDおよびtwist-threeアプローチは、中間pT領域におけるコリンズSSAについて同等の結果をもたらすか？

主な発見

• コリンズ機構に対応するtwist-three分岐関数は、クォークおよびグルーオン場を含むゲージ不変な行列要素として特定され、∂⊥およびA⊥関連演算子からの寄与を含む。
• コリンズ分岐関数の大きな横運動量極限が導出され、ゲージリンクの方向に依存しない普遍的性質を示している。
• twist-threeアプローチを用いて計算されたSIDISにおける1次元横スピン非対称性の微分断面積は、中間の横運動量領域（ΛQCD ≪ Ph⊥ ≪ Q）でTMD因子化の結果と一致する。
• スピン非対称性の主要寄与は、ハドロン的テンソルにおけるV4およびV9項から生じ、全方位角依存性はsin(ϕh + ϕs)に比例する。
• スピン依存性断面積の一致により、TMDおよびtwist-threeアプローチの整合性が確認され、クォークの横スピン分布関数およびソフト因子の寄与が含まれる。
• 結果として、中間pT領域において有効なコリンズ機構の統一的理論的枠組みが確立され、実験データからクォークの横スピン分布を抽出する上で意味を持つ。