[論文レビュー] Twist-three distributions and their appearance in the doubly-polarized Drell-Yan process

R. D. Tangerman, P. J. Mulders|ArXiv.org|Oct 30, 1995

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、スピン極化したハドロン状態間の行列要素として、ねじれ3次クォーク分布関数 $g_2(x)$ と $h_2(x)$ を導入し、クォーク質量およびゲージ場の演算子展開を用いてそれらの和則を導出する。また、二重極化Drell-Yan過程における横方向標的単一スピン非対称性 $A_{LT}$ を生成する役割を示し、高エネルギーハドロン衝突におけるスピン依存観測量の理論的枠組みを提供する。

ABSTRACT

The twist-three distributions $g_2(x)$ and $h_2(x)$ are defined as quark-field matrix elements between polarized hadron states. They can be written in terms of quark-mass and gluonic operators, after which the Burkhardt-Cottingham sum rule for $g_2$ can be derived and a similar sum rule for $h_2$. Their role in the Drell-Yan double-spin asymmetry $A_{LT}$ is explained.

研究の動機と目的

• スピン極化したハドロン状態間の行列要素として、ねじれ3次クォーク分布関数 $g_2(x)$ と $h_2(x)$ を定義・形式化すること。
• クォーク質量およびゲージ場の演算子展開を用いて、$g_2(x)$ と $h_2(x)$ に対する和則を導出すること。
• これらのねじれ3次分布関数がDrell-Yan過程における二重スピン非対称性 $A_{LT}$ に果たす役割を調査すること。
• HERAなどの加速器における二重極化プロトン-プロトンおよびプロトン-中性子衝突におけるスピン依存効果の観測のための理論的基盤を提供すること。

提案手法

• スピン極化したハドロン状態間のクォーク場の行列要素として、ねじれ3次分布 $g_2(x)$ と $h_2(x)$ を定義する。
• クォーク質量およびゲージ場の演算子を用いてこれらを表現し、演算子積展開技術を可能にする。
• $g_2(x)$ に対するBurkhardt-Cottingham和則を導出し、同一の形式論を用いて $h_2(x)$ に対する対応する和則を確立する。
• ねじれ3次分布関数がDrell-Yan過程における横方向標的単一スピン非対称性 $A_{LT}$ に与える寄与を分析する。
• 形式論を用いて、プロトンのスピン構造と高エネルギーレプトン対生成における観測可能な $A_{LT}$ 間の直接的な関係を確立する。
• HERAの文脈に適用し、単一極化したppおよびpn衝突における測定可能性に焦点を当てる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ねじれ3次クォーク分布 $g_2(x)$ と $h_2(x)$ は、クォークおよびゲージ場の演算子の行列要素としてどのように定義され、関係づけられるか？
• RQ2 $g_2(x)$ と $h_2(x)$ の積分を支配する和則は何か？ そしてそれらは演算子積展開からどのように生じるか？
• RQ3 ねじれ3次分布関数は、Drell-Yan過程における二重スピン非対称性 $A_{LT}$ にどのように寄与するか？
• RQ4 高エネルギー加速器における極化したハドロン衝突において、これらの分布関数の観測可能なシグネチャは何か？
• RQ5 これらの分布関数は、プロトンにおける先駆けのねじれ分布を超えて、スピン構造をどのように拡張するか？

主な発見

• ねじれ3次分布 $g_2(x)$ は、Burkhardt-Cottingham和則を満たし、$x$ における積分が nucleon 質量に関連する有限値に制約されることを示す。
• $h_2(x)$ に対しても同様の和則が導出され、その積分に非自明な制約が存在することが示される。
• ねじれ3次分布関数は、Drell-Yan過程における二重スピン非対称性 $A_{LT}$ に寄与し、横方向スピン依存観測量の生成メカニズムを提供する。
• 形式論により、プロトンのスピン構造と極化したppおよびpn衝突における観測可能な $A_{LT}$ 間の直接的な関係が確立される。
• 結果として、HERAや他の加速器における今後の実験でスピン依存効果を測定するための理論的基盤が提供される。
• このフレームワークにより、レプトン対生成におけるスピン非対称性から、非摂動的クォーク-ゲージ場相関を抽出することが可能になる。