[論文レビュー] Successful description of exclusive vector meson electroproduction

A. Donnachie, P. V. Landshoff|ArXiv.org|Mar 5, 2008

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 3被引用数 14

ひとこと要約

本稿では、プロトン上の排他的ベクトルメソン電離生成（ρ⁰, φ, J/ψ）を、レッジ理論に基づく成功した記述を提示する。ソフト・ポメロン、ハード・ポメロン、f₂/a₂交換を組み込んだモデルは、微分断面積を広いWおよびQ²範囲にわたり、最小限のパラメータ（変動する光子-ベクトル・メソン遷移形式因子質量を含む）でフィッティングすることにより、H1およびZEUSデータと優れた一致を示した。これは、ハード・ポメロン交換を伴うレッジ理論が、これらの過程を理解するための頑健なフレームワークを提供することを示している。

ABSTRACT

Data for the differential cross sections for $γ^* p oρ^0 p$, $γ^* p o ϕp$ and $γ^* p o J/ψp$, at all available values of $Q^2$, fit very well to a combination of soft pomeron, hard pomeron and $f_2$ exchange.

研究の動機と目的

• ソフトおよびハード・ポメロン交換を用いたレッジ理論による、排他的ベクトル・メソン電離生成（ρ⁰, φ, J/ψ）の統一的記述を提供すること。
• 広いエネルギーおよび運動量転送範囲にわたり、より正確なH1およびZEUSデータを統合することで、従来のゼロ・パラメータ・フィッティングの限界を克服すること。
• データ駆動型のフィッティングを通じて、ポメロン結合のQ²依存性および光子-ベクトル・メソン遷移形式因子質量を特定すること。
• 深く不規則な散乱およびハドロン-ハドロン散乱のパターンの文脈において、排他的ベクトル・メソン生成におけるハード・ポメロン寄与の妥当性を評価すること。
• 排他的ベクトル・メソン光子生成が未解決の理論的課題のままであるという見解に反論し、最小限で物理的に妥当なモデルを用いて、データと強い一致を示すことで、その有効性を示すこと。

提案手法

• 固定勾配および截距を持つレッジ軌道を用い、C=+（ソフト・ポメロン、ハード・ポメロン、f₂/a₂）およびC=-（ρ, ω）交換を含む、アモーチュ・形式のレッジ振幅を採用する。
• γ→ρ遷移形式因子を G(t) = 1 / (1 - t/M²) としてモデル化し、Mをデータにフィットする自由パラメータとして扱う。
• ソフト・ポメロン（α₁(t) = 1.08 + 0.25t）、f₂/a₂交換（α₂(t) = 0.45 + 0.93t）、およびハード・ポメロン（截距1.44、勾配0.01 GeV⁻²）の寄与を含む。
• 実験的および電離生成データを用いて微分断面積 dσ/dt をフィッティングし、結合定数 X₀（ハード・ポメロン）、X₁（ソフト・ポメロン）、X₂（f₂/a₂）を自由パラメータとして扱う。
• X₀およびX₁のQ²依存性を、6つの自由パラメータを有する現象的関数 H(Q²) = 1/(1 + Q²/Q₁²)² + (Q²/Q₂²)/(1 + Q²/Q₃²)³ を用いて特定する。
• 陽子のディラック形式因子 F₁(t) を用い、ベクトル・メソンに対しても同じ形式因子を仮定し、遷移形式因子 G(t) を主な調整可能な要素とする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ソフトおよびハード・ポメロン交換を含むレッジ理論フレームワークが、広いWおよびQ²範囲における排他的ベクトル・メソン電離生成データを成功裏に記述できるか？
• RQ2 ハード・ポメロンは排他的ベクトル・メソン生成において果たす役割は何か？その結合強度はQ²にどのように依存するか？
• RQ3 光子-ベクトル・メソン遷移形式因子質量Mがフィッティングの質に与える影響は何か？また、最良のフィットモデルではMはどの値をとるか？
• RQ4 ソフトおよびハード・ポメロン結合定数X₁およびX₀はQ²にどの程度依存するか？そのQ²依存性は単純な現象的関数で記述可能か？
• RQ5 J/ψ光子生成において、低エネルギーおよび大きな|t|でフィットが失敗するのはなぜか？これはモデルの限界によるものか、データの異常によるものか？

主な発見

• 本モデルは、H1およびZEUSデータとの間で、ρ⁰光子生成および電離生成に対して優れた一致を示し、自由度あたりのカイ二乗の低さから高品質なフィットであることが示された。
• ρ⁰光子生成の最良フィットパラメータは、X₀ = 0.069、X₁ = 5.33、X₂ = 21.1、M = 0.91 GeV であり、高Wおよびt領域でハード・ポメロン寄与は小さくはあったが、無視できない大きさであった。
• ρ⁰電離生成においては、X₀およびX₁のQ²依存性が6パラメータ関数H(Q²)でよく記述され、Q₁₀² = 8.2、Q₂₀² = 3.9、Q₃₀² = 0.16、Q₁₁² = 1.8、Q₂₁² = 63.6、Q₃₁² = 10.7 GeV² が得られた。
• φ電離生成では、X₀ = 1.28 / (1 + Q²/Q₀²) および X₁ = 28.19 / (1 + Q²/Q₁²)² でよく記述され、Q₀² = 7.5 GeV² および Q₁² = 5.0 GeV² であったが、Q² = 5および5.2 GeV² でわずかな逸脱が観測された。
• J/ψ光子生成では、最良フィットパラメータは X₀ = 1.78、X₁ = 6.75、X₂ = 0.21、M = 64.3 GeV であり、形式因子質量が非常に大きく、cクォークを含むにもかかわらずソフト・ポメロン寄与が顕著であった。
• J/ψ電離生成では、X₀およびX₁のQ²依存性が単一スケール関数 H(Q²) = 1 / (1 + Q²/Q₁²) で適切に記述され、Q₁² = 5.23 GeV² であり、Q²およびtにほとんど依存しないことが示された。