[論文レビュー] Saturation at low $x$

E. Levin|ArXiv.org|May 21, 2001

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 8被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、深電子散乱における低 $x$ でのパートン飽和の包括的な理論的レビューを提示し、高密度グルーオンが DGLAP や BFKL 帯同が予測する無制限な増大を抑制する飽和スケール $Q_s(x)$ を生じることを主張する。飽和仮説が理論的に堅牢であることを確立し、高密度相の有効記述としてカラーレイクスコンデンエートを導入し、$Q_s(x)$ に関する理論的および実験的制約を整理し、THERA 実験での探査を提唱する。

ABSTRACT

This talk is an attempt to review all our knowledge on saturation at low $x$ both theoretical and experimental, to stimulate a search for saturation effects at THERA. The main goals of this presentation are 1. To discuss an intuitive picture of the deep inelastic scattering that leads to the saturation of the parton densities; 2. To show that the saturation hypothesis has solid theoretical proof; 3. To report on the theoretical progress that has been made over the past two years in high parton density QCD, and on the property of the saturation phase that emerges from the theory that has been developed; 4. To collect all that we know theoretically and experimentally about the saturation scale $Q_s(x)$ .

研究の動機と目的

• THERA での今後の探査を導くために、低 $x$ におけるパートン飽和の理論的および実験的概要を提供すること。
• ユニタリティの破れを解消する必要がある高エネルギー QCD 帯同における飽和仮説を、必然的であると確立すること。
• 高パートン密度 QCD における最近の理論的進展を要約し、飽和相の性質を特徴づけること。
• 飽和スケール $Q_s(x)$ に関する既知の理論的および実験的情報をすべて整理すること。

提案手法

• 深電子散乱を視覚化するための Bjorken フレームを用い、パートン相互作用における縦運動量分率 $x_i$ と横運動量が果たす役割に焦点を当てる。
• パートンカスケードと密度増大をモデル化するために BFKL および DGLAP 帯同方程式を適用し、低 $x$ におけるユニタリティの破れを示す。
• パートン密度効果が強く、さらなる増大を抑制するスケールとして、飽和スケール $Q_s(x)$ を導入する。
• 高密度・弱い結合だが強く相互作用するグルーオン相の有効理論として、カラーレイクスコンデンエートを提案する。
• QCD状態図を $Q^2$ と $x$ の観点から分析し、摂動的・高密度的・非摂動的領域を区別する。
• パッケージング要因 $\kappa = (3\pi^2\alpha_S/2Q^2) \cdot (xG(x,Q^2)/\pi R^2)$ を用いて、$\kappa = 1$ のときの飽和線を定義する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 深電子散乱における低 $x$ でのパートン密度の無制限な増大を防ぐ物理的メカニズムは何か？
• RQ2 理論的に $Q_s(x)$ をどのように定義し、実験データによって制約できるか？
• RQ3 QCD における高パートン密度相の主な理論的特徴は何か？摂動的領域とはどのように異なるか？
• RQ4 THERA において、特に核に対する深電子散乱において、飽和の実験的シグネチャーは何かをどのように探査できるか？
• RQ5 高次ツイスト項および高次の QCD 細 corrections は、低 $x$ における DGLAP や BFKL 帯同の信頼性にどのように影響するか？

主な発見

• 飽和スケール $Q_s(x)$ は、パートンパッケージング要因 $\kappa = 1$ となるスケールとして定義され、高密度相への遷移を示す。
• 高密度相は、強く相互作用し、ゆっくりと進化する不規則なグルーオンの高密度系として、カラーレイクスコンデンエートによって記述される。
• 摂動的 QCD 帯同（BFKL および DGLAP）は低 $x$ でユニタリティの破れを示すため、パートン飽和効果を組み込む必要がある。
• DGLAP 帯同における高次ツイスト項は、低 $x$ で主要ツイスト項を上回り、標準的帯同の信頼性を損なう。
• 飽和スケール $Q_s(x)$ は $x$ が小さくなるに従い増大すると予想され、$Q_s^2(x) \sim x^{-\lambda}$ と表され、$\lambda$ は BFKL 方程式から導かれる臨界定数である。
• HERA のデータは、飽和を研究する強い動機付けを提供しており、ポンミロン構造の発見と、小-$x$ 範囲における非線形帯同の必要性を示唆している。