[论文解读] Azimuthal asymmetries and Collins analyzing power

А. В. Ефремов, K. Goeke+1 more|High-Energy Physics Literature Database (CERN, DESY, Fermilab, IHEP, and SLAC)|Jun 26, 2002

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 6

一句话总结

该论文使用手征夸克-孤子模型（χQSM）计算的横向分布和DELPHI实验数据给出的Collins fragmentation函数，对自旋极化质子中π介子电荷生产过程中的方位角不对称性提供了无需自由参数的理论解释。利用HERMES数据提取了Collins函数的z依赖性，预测了氘核靶的不对称性，并从CLAS数据中提取了扭曲-3分布e(x)，在无调整参数的情况下与实验结果一致。

ABSTRACT

Spin azimuthal asymmetries in pion electro-production in deep inelastic scattering off longitudinally polarized protons, measured by HERMES, are well reproduced theoretically with no adjustable parameters. Predictions for azimuthal asymmetries for a longitudinally polarized deuteron target are given. The z-dependence of the Collins fragmentation function is extracted. The first information on e(x) is extracted from CLAS A_LU asymmetry.

研究动机与目标

• 使用无自由参数的理论框架解释HERMES实验测量的自旋极化质子中π介子电荷生产过程的方位角不对称性。
• 利用横向分布h₁(x)的模型预测，从HERMES数据中提取Collins分裂函数H₁⊥(z)的z依赖性。
• 预测在HERMES实验中，自旋极化氘核靶产生π介子和K介子的方位角不对称性。
• 利用最近的CLAS实验中A_LU^sinϕ不对称性的数据，提取扭曲-3分布e(x)，首次获得该未知函数的信息。

提出的方法

• 使用手征夸克-孤子模型（χQSM）无自由参数地计算横向分布h₁^a(x)，并满足QCD约束条件。
• 采用DELPHI实验的‘乐观’结果作为Collins分析能力|⟨H₁⊥⟩/⟨D₁⟩| = (12.5 ± 1.4)%，假设其尺度依赖性较弱。
• 从HERMES实验中π⁺和π⁰产生数据中拟合z依赖性，提取H₁⊥(z)/D₁(z)，得到H₁⊥(z) = (0.33 ± 0.06)z D₁(z)。
• 利用提取的H₁⊥(z)/D₁(z)比值与CLAS实验中A_LU^sinϕ不对称性，提取⟨Q²⟩ = 1.5 GeV²下的风味组合e^u(x) + ¼e^d̄(x)。
• 假设同位旋对称性，且D₁和H₁⊥为 favored 分裂，假设⟨H₁⊥^K⟩/⟨D₁^K⟩ ≈ ⟨H₁⊥^π⟩/⟨D₁^π⟩用于K介子预测。
• 采用WW型近似将h₁^⊥(1)L与h₁关联，忽略不对称表达式中的扭曲-3项。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否使用χQSM和现有Collins函数数据，在无自由参数的情况下解释自旋极化质子中π介子电荷生产过程的方位角不对称性？
• RQ2 从HERMES实验中π⁺和π⁰产生数据提取的Collins分裂函数H₁⊥(z)的z依赖性是什么？
• RQ3 在HERMES实验中，自旋极化氘核靶产生π介子和K介子的方位角不对称性预测结果如何？
• RQ4 能否利用从HERMES数据提取的H₁⊥(z)从CLAS实验中A_LU^sinϕ不对称性数据提取扭曲-3分布e(x)？

主要发现

• HERMES实验中A_UL^sinϕ和A_UL^sin2ϕ的测量结果被χQSM对h₁^a(x)的预测与DELPHI的‘乐观’结果完美拟合，且无自由参数。
• 提取的Collins函数z依赖性为H₁⊥(z) = (0.33 ± 0.06)z D₁(z)，平均分析能力⟨H₁⊥⟩/⟨D₁⟩ = (13.8 ± 2.8)%，与DELPHI结果一致。
• 对氘核靶的方位角不对称性预测显示，π⁺和K⁺介子表现出显著的sinϕ和sin2ϕ不对称性，而K⁻和K̄⁰介子的不对称性预测接近零。
• 从CLAS数据中提取了e^u(x) + ¼e^d̄(x)的统计误差条，结果与Soffer不等式和积分和规则∫e(x)dx ≈ 10一致。
• 所有sinϕ不对称性在x ≈ 0.5处因不对称公式中的负号以及h₁(x)相对于h_L(x)的更硬行为而发生符号反转，但该结果对分裂假设敏感。
• 该分析表明，可通过自旋极化靶探测横向分布，从而在COMPASS等实验中实现ΔG的同步测量。