[论文解读] Testing the infrared behavior of the QCD running coupling constant

A. C. Aguilar, A. A. Natale+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 12, 2002

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 1

一句话总结

本文利用从施温格-戴逊方程解中导出的唯象可观测量，检验了量子色动力学运行耦合常数的红外行为。结果表明，tau衰变、rho介子产生、π介子转换形式因子以及质子散射的实验数据对非微扰耦合常数施加了约束，支持在多个竞争模型中的一种特定红外行为。

ABSTRACT

We discuss phenomenological tests for the infrared behavior of the running coupling constant and gluon propagators obtained through the solutions of Schwinger-Dyson equations of the gluonic sector of QCD. We verify that several observables can be used in order to select the different expressions of alpha_s found in the literature. We test the effect of the nonperturbative coupling in the tau-lepton decay rate into nonstrange hadrons, in the rho vector meson helicity density matrix that are produced in the chi_{c2} --> rho rho decay, in the photon to pion transition form factor, and compute the cross sections for elastic proton-proton scattering and exclusive rho production in deep inelastic scattering. These quantities depend on the infrared behavior of the coupling constant at different levels, we discuss the reasons for this dependence and argue that the existent and future data can be used to test the approximations performed to solve the Schwinger-Dyson equations and they already select one specific infrared behavior of the coupling.

研究动机与目标

• 使用唯象可观测量评估量子色动力学运行耦合常数的红外行为。
• 检验从施温格-戴逊方程导出的不同α_s表达式与实验数据的一致性。
• 识别现有和未来测量中更 favored 的非微扰耦合行为。
• 评估红外耦合对特定强子过程和独显过程的影响。

提出的方法

• 使用胶子 sector 的施温格-戴逊方程解来模拟量子色动力学耦合常数的红外行为。
• 使用不同的α_s形式计算诸如tau轻子衰变到非奇异强子的唯象可观测量。
• 分析χ_{c2} → ρρ衰变中产生矢量介子的自旋密度矩阵，以探测耦合行为。
• 计算光子到π介子的转换形式因子，以检验对非微扰效应的敏感性。
• 评估质子-质子弹性散射和深度非弹性散射中独显rho介子产生的截面。
• 利用与现有及未来实验数据的比较，约束红外耦合行为。

实验结果

研究问题

• RQ1 哪种量子色动力学耦合常数的红外行为与非奇异强子的tau衰变数据最一致？
• RQ2 非微扰耦合如何影响χ_{c2} → ρρ衰变中自旋密度矩阵的行为？
• RQ3 光子到π介子的转换形式因子在多大程度上对α_s的红外结构敏感？
• RQ4 质子-质子弹性散射和独显rho介子产生数据能否区分不同的非微扰耦合模型？
• RQ5 当前和未来数据对施温格-戴逊方程在红外区域的解施加了何种约束？

主要发现

• tau轻子衰变到非奇异强子的衰变率是对红外耦合行为的敏感探针。
• χ_{c2} → ρρ衰变中自旋密度矩阵对不同的非微扰α_s形式表现出显著的敏感性。
• 光子到π介子的转换形式因子显著受耦合常数红外结构的影响。
• 质子-质子弹性散射截面对红外耦合模型的选择非常敏感。
• 深度非弹性散射中独显rho介子的产生为非微扰耦合行为提供了强有力的约束。
• 现有和未来数据已从所考虑的模型中选出了特定的一种红外耦合行为。