[论文解读] Is the Momentum Sum Rule Valid for Nuclear Structure Functions ?

Stanley J. Brodsky, Iván Schmidt+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 17, 2019

Nuclear physics research studies被引用 5

一句话总结

该论文通过表明反阴影效应——在深度非弹性散射中本应补偿阴影效应的效应——具有味依赖性且在中微子-核反应中缺失，从而挑战了核结构函数的动量求和规则的有效性。作者认为，通过瑞吉交换的最终态相互作用在弹性DISH过程中导致了过程和味依赖的反阴影效应，从而破坏了算符乘积展开（OPE）的适用性，因此削弱了核子中部分子分布函数和求和规则的普遍性。

ABSTRACT

We address the validity of the momentum sum rule for deep inelastic nuclear structure functions.

研究动机与目标

• 研究核结构函数在深度非弹性散射中动量求和规则的有效性。
• 解决中微子诱发的带电流数据（NuTeV）显示无反阴影效应而电子诱发数据表现出强烈反阴影效应之间的矛盾。
• 将观察到的差异解释为弹性DISH过程中通过瑞吉子交换引起的味依赖性最终态相互作用的结果。
• 挑战核子阴影效应中算符乘积展开（OPE）的适用性，该展开是标准求和规则的基础。
• 证明由Pomeron和瑞吉子交换主导的动力学最终态再散射效应导致核子中部分子分布非普遍且与过程相关。

提出的方法

• 使用Glauber型多步散射理论分析核子上深度非弹性散射中单步与双步振幅之间的干涉。
• 应用瑞吉场论来建模弹性DISH过程中Pomeron（胶子-胶子）和瑞吉子（夸克-反夸克）态的交换。
• 利用瑞吉子（I=1，相位∝(−i+1)/√2）和Pomeron（正虚部）的相位结构，确定干涉是导致阴影效应（相消）还是反阴影效应（相长）。
• 比较中微子（带电流）和电子（中性电流）DISH数据，表明NuTeV数据中无反阴影效应与瑞吉子交换的味特异性一致。
• 评估最终态相互作用在通过威尔逊线修正和非局部电流相互作用改变测量部分子分布函数中的作用。
• 在核子阴影效应背景下挑战标准手袋近似和OPE，认为非微扰再散射效应破坏了高能和小x区域的局域算符乘积展开。

实验结果

研究问题

• RQ1 为何NuTeV实验在带电流中微子-核散射中未观测到反阴影效应，而电子-核散射却表现出强烈的反阴影效应？
• RQ2 观察到的反阴影效应味依赖性是否可由弹性DISH过程中瑞吉子交换解释？
• RQ3 通过Pomeron和瑞吉子交换的最终态相互作用在多大程度上破坏了核子深度非弹性散射中算符乘积展开（OPE）的适用性？
• RQ4 单步与双步振幅之间的Glauber干涉机制如何在核子中导致阴影效应或反阴影效应？
• RQ5 当最终态再散射引入与过程和味相关的修正时，为何动量求和规则不适用于核结构函数？

主要发现

• NuTeV带电流数据中无反阴影效应的原因在于瑞吉子交换的味特异性，其仅在特定类型电流中产生相长干涉。
• 由瑞吉子交换引起的反阴影效应并非普遍成立，而是取决于电流类型（电磁与弱），从而解释了电子与中微子DISH数据之间的差异。
• Pomeron与瑞吉子交换之间的相位差决定了干涉是导致阴影效应（相消）还是反阴影效应（相长），其中瑞吉子交换在0.1 < x_Bj < 0.2区域产生反阴影效应。
• 通过瑞吉子交换的最终态相互作用导致了部分子分布函数的非平凡动力学修正，破坏了核子中标准OPE框架的适用性。
• 由于非局域的、由再散射驱动的修正依赖于散射过程和味，OPE在核子中不适用，因此动量求和规则对核结构函数不成立。
• 即使在质子中，由于胶子扩散和含多个低x部分子的Fock态的存在，OPE在小x区域也失效，表明即使在自由核子中，求和规则也可能不普遍成立。