[論文レビュー] QCD coherence effects in high energy reactions with nuclei

J. Raufeisen|ArXiv.org|Sep 29, 2000

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 3被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、核に対する深く弾性散乱（DIS）およびDrell-Yan（DY）過程における量子色力学（QCD）のコherency効果、特に核シャドウイングに焦点を当てて調査している。核の形因子を完全に組み込んだ修正されたGlauber-Gribov理論を用い、平均コherency長を導入することで、RHICエネルギーにおける陽子-核衝突において、すべての$x_F$値で顕著なシャドウイングを予測している。NMC、E665、E772の実験データと良好な一致を示しているが、HERMESのデータは説明できない。また、新たなドライプ交叉断面積パラメータ化も提案している。

ABSTRACT

In this work, coherence effects in deep inelastic scattering (DIS) and in the Drell-Yan (DY) process off nuclei are investigated, in particular nuclear shadowing. The target rest frame and the color dipole formulation are employed. Multiple scatterings are treated in Glauber-Gribov theory, which is modified to include the nuclear form factor to all orders. Based on the mean coherence length, which is defined in this work, it is estimated that gluon shadowing is negligible at x_{Bj}>0.01. Parameter free calculations are compared to NMC and E665 data for DIS and to E772 data for DY. In both cases, good agreement is found. It is however not possible to reproduce the effect observed by HERMES. For dileptons in proton-nucleus collisions at RHIC energies, considerable shadowing for the whole x_F range is predicted. The influence of the nucleus on the DY transverse momentum distribution is also studied. Furthermore, a new parametrization of the dipole cross section is presented.

研究の動機と目的

• 核を含む高エネルギー反応におけるコherency効果、特にDISおよびDrell-Yan過程における核シャドウイングを理解すること。
• 多重散乱および核の形因子をすべての次数にわたって取り入れた理論的枠組みを構築し、標準的なGlauber-Gribov理論を改善すること。
• 平均コherency長の概念を定義・適用し、異なるBjorken-$x_{Bj}$値におけるグルーオンシャドウイングの重要性を推定すること。
• NMC、E665、E772の実験データと比較し、パラメータフリーの計算を実施し、RHICエネルギーにおけるDY二重レプトン生成を予測すること。
• 核効果をよりよく記述するための新たなドライプ交叉断面積のパラメータ化を提示すること。

提案手法

• 標的系静止系と色ドライプ形式を採用し、光円錐波動関数とドライプ交叉断面積を用いて、DISおよびDY過程をモデル化する。
• 多重散乱寄与のすべての次数にわたって核の形因子を組み込んだ、Glauber-Gribov理論の修正を行う。
• 高$ x_{Bj} $におけるグルーオンシャドウイングの優位性を推定するため、フォック状態の平均コherency長の新しい定義を導入する。
• 現実的な核密度分布とドライプ交叉断面積を用いて、パラメータフリーのDISおよびDY交叉断面積の計算を実施する。
• 摂動的および非摂動的波動関数を組み込んだ、ドライプサイズ、インパクトパラメータ、および縦運動量分率の積分として表される$\gamma^*A$交叉断面積の式を導出する。
• 無限大のコherency長極限における交叉断面積を現実的なパラメータ化に一致させるために、ドライプ交叉断面積の強度$C(s)$をキャリブレーションする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 平均コherency長を用いた推定により、$x_{Bj} > 0.01$ではグルーオンシャドウイングが無視できる程度であるとされるが、その程度はどの程度か？
• RQ2 核の形因子を完全に組み込んだ修正Glauber-Gribovアプローチが、自由パラメータなしで既存のDISおよびDrell-Yanデータを再現できるか？
• RQ3 NMC、E665、E772の実験と良好な一致を示すにもかかわらず、HERMESの二重レプトン生成データがモデルで再現されないのはなぜか？
• RQ4 RHICエネルギーにおけるDrell-Yan二重レプトン生成における核シャドウイングの予測される大きさと$x_F$依存性は何か？
• RQ5 核の媒体がDrell-Yan二重レプトンの横運動量分布にどのように影響を与えるか？

主な発見

• 定義された平均コherency長に基づき、グルーオンシャドウイングは$ x_{Bj} > 0.01 $では無視できると推定された。
• パラメータフリーの計算は、深く弾性散乱のNMCおよびE665データ、およびDrell-Yan過程のE772データと良好な一致を示した。
• HERMESの二重レプトン生成における観測効果は、モデルで再現されなかったため、現在のフレームワークに欠落している物理的要因または矛盾がある可能性を示唆している。
• RHICエネルギーにおける陽子-核衝突では、Drell-Yan二重レプトンの全$x_F$範囲にわたり顕著な核シャドウイングが予測された。
• 核の媒体がDrell-Yanペアの横運動量分布に与える影響は非自明であり、定量的に検討された。
• 無限大のコherency長極限における交叉断面積を再現するようにキャリブレーションされた、新たなドライプ交叉断面積のパラメータ化が提示された。