[논문 리뷰] Space-time description of the hadron interaction at high energies

V.N. Gribov|ArXiv.org|2000. 06. 14.

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions인용 수 18

한 줄 요약

이 논문은 양자장 이론에서 파르톤 역학을 바탕으로 고에너지에서의 하드론 상호작용을 시공간적 기술로 제안한다. 여기서 하드론은 전방 운동량이 $p$에서 0으로 변화하는 제한된 횡운동량을 갖는 $\sim \ln(p/\mu)$개의 파르톤으로 구성된다. 파르톤 재결합이 평형에 도달한다고 가정할 때, 이 모델은 고에너지에서 총 단면적의 일정성과 깊은 비탄성 산란에서의 비örken 스케일링을 예측하며, 보편적인 점 游 단면적과 영역에서의 준탄성 산란 단면적의 영속성을 보인다.

ABSTRACT

This is a classical paper by Vladimir Gribov (1930-97) which has influenced the understanding of high energy hadron collisions and deep inelastic scattering for several decades, and is still important today. Gribov's main assumption - that partons have limited transverse momenta - was later proved to be satisfied in QCD, modulo logarithmic corrections. However, QCD was just coming into existence at the time of the lecture, and Gribov used the super-renormalizable ϕ^3 theory to illustrate his points.

연구 동기 및 목표

• 쿼크나 이국 입자를 도입하지 않고 양자장 이론 내에서 강력 및 전자기 하드론 상호작용을 통합적으로 기술하기 위해.
• 파르톤 역학과 평형 상태를 통해 고에너지에서의 총 하드론 단면적의 보편성을 설명하기 위해.
• 공간-시간 파르톤도를 기반으로 깊은 비탄성 산란에서의 비örken 스케일링을 유도하기 위해.
• 파르톤 파동함수 간의 수직성으로 인해, 이 모델에서 영역에서의 준탄성 산란 단면적이 游점적으로 영속함을 보여주기 위해.
• 영역에서의 Pomeranchuk 극을 영역에서의 파르톤 분포 함수와 연결하기 위해.

제안 방법

• 전방 운동량가 $p$에서 0으로 변화하는 제한된 횡운동량을 갖는 $\sim \ln(p/\mu)$개의 파르톤으로 하드론을 모델링한다.
• 증가하는 결합 강도와 밀도로 인해 파르톤 재결합이 평형에 도달한다고 가정한다.
• 영역 변수 표현을 사용하여 기울기 $\alpha' = \gamma/4$와 결합 상수 $\sigma_0 = g^2$를 갖는 Pomeron 교환 진폭을 유도한다.
• 낮은 빠르도에서 파르톤의 파동함수 인과성을 적용하여 포함 및 차분 산란 진폭을 기술한다.
• 파르톤의 빠르도 및 횡운동량에 대한 통합을 통해 산란 진폭을 유도하며, 이는 $A_1 = s_{12}\sigma_0 e^{-\frac{\gamma}{4}q^2\xi}$ 형태를 띠며, $\xi = \log(s_{12}/\mu^2)$이다.
• 다른 하드론에서 온 파르톤의 파동함수 간 수직성을 이용하여, 하드론의 성격에 관계없이 파르톤 수준에서 독립적이므로 영역에서의 준탄성 진폭이 영역에서 영속함을 보여준다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 쿼크를 도입하지 않고 양자장 이론에서 강력 및 전자기 하드론 상호작용을 통합적으로 기술할 수 있는가?
• RQ2 파르톤 재결합 평형 상태가 고에너지에서 일정한 총 단면적을 유도하는가?
• RQ3 고속 파르톤의 시공간적 진화가 깊은 비탄성 산란에서 비örken 스케일링을 어떻게 유도하는가?
• RQ4 이 모델에서 왜 영역에서의 준탄성 산란 단면적이 游점적으로 영속하는가?
• RQ5 하드론-하드론 산란에서의 점 游 총 단면적 보편성의 물리적 기원은 무엇인가?

주요 결과

• 파르톤 재결합 평형 상태로 인해 고에너지에서 하드론-하드론 산란의 총 단면적이 보편적인 상수로 수렴한다.
• Pomeron 교환 산란 진폭은 $A_1 = s_{12}\sigma_0 e^{-\frac{\gamma}{4}q^2\xi}$ 형태를 띠며, $\xi = \log(s_{12}/\mu^2)$로 표현되며, 이는 기울기 $\alpha' = \gamma/4$를 갖는 Pomeranchuk 극을 의미한다.
• 이 틀 안에서 깊은 비탄성 ep-산란에서의 비örken 스케일링이 자연스럽게 재현되며, 하드론 다중도는 $\ln(\nu / \sqrt{q^2})$ 비례로 스케일링된다.
• 영역에서의 준탄성 산란 단면적은 서로 다른 하드론에서 온 파르톤의 파동함수 간 수직성으로 인해 고에너지에서 游점적으로 영속한다.
• 총 단면적의 점 游 값은 보편적이며 구체적인 하드론의 종류에 영향을 받지 않으며, 오직 결합 상수 $g$에만 의존한다.
• 낮은 빠르도에서의 파르톤 분포 함수는 하드론의 양자수에 독립적이며, 이는 산란 진폭에서 인과성과 보편성을 유도한다.