[论文解读] Charge asymmetry in the photonic production of charmed mesons

A. Berezhnoy, A. K. Likhoded|arXiv (Cornell University)|Jun 13, 2005

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用 4

一句话总结

该论文提出，微扰重组机制在D*和Ds介子产生中可解释COMPASS实验观测到的电荷不对称性，其中非重组的底夸克与初始质子中价夸克的干涉导致显著不对称性。该模型预测Ds+与Ds−产生中存在约0.57–0.64的大不对称性，且对强子化模型不确定性不敏感。

ABSTRACT

Charge asymmetries for the charm meson production ($D^{*+}$--$D^{*-}$, $D^{*0}$--$\bar D^{*0}$ and $D^+_s$--$\bar D^-_s$) have been estimated for the COMPASS kinematic conditions in the framework of perturbative recombination model. Mass corrections have been taken into account in the calculations. The large asymmetry for $D^+_s$--$\bar D^-_s$ production has been predicted.

研究动机与目标

• 解释实验观测到的粲介子产生中的电荷不对称性，特别是当pQCD因子化失效的光子碎片区域。
• 解决微扰QCD预测与实验数据之间的差异，即D*和Ds介子产额中存在非零不对称性。
• 研究非重组粲夸克与轻夸克贡献在低横动量区域破坏因子化定理的作用。
• 量化价夸克相互作用与干涉效应在Ds介子产生中对电荷不对称性的影响，尽管初始质子中不含奇异夸克。

提出的方法

• 采用微扰重组模型（PRM）描述粲夸克的强子化，将质量约为300 MeV的轻夸克作为红外截断。
• 引入碎片函数f_{c→D(*)} ∝ αs²⟨O(3S1)⟩/(mq²mc) × I(zD, r)，其中r = mq/mc，通过重夸克传播子极点建模非微扰效应。
• 采用一种改进的因子化方法，包含来自强子残留物的轻夸克与来自c-夸克碎片化的轻夸克之间的干涉项。
• 计算γg、γq和c-夸克产生过程的截面，并通过σ_{γq}^{D*+}和σ_{γq}^{c}项将它们组合为不对称性表达式。
• 使用两种碎片化模型评估不对称性：一种假设动量完全转移（情形1），另一种采用Kartvelishvili碎片化模型（情形2）。
• 推导出包含非重组c-夸克与胶子融合贡献的不对称性表达式（公式12和13），并通过实验碎片化概率进行归一化。

实验结果

研究问题

• RQ1 为何COMPASS实验在D*和Ds介子产生中观测到显著电荷不对称性，而pQCD预测为对称谱？
• RQ2 微扰重组模型在不依赖因子化定理的情况下，能在多大程度上解释观测到的不对称性？
• RQ3 引入轻夸克质量与干涉效应后，对Ds介子产生中预测的不对称性有何影响？
• RQ4 为何Ds+介子的不对称性大且稳健，尽管初始质子中不含奇异夸克？
• RQ5 不对称性预测对非重组粲夸克碎片化函数的假设有多敏感？

主要发现

• 微扰重组模型预测Ds+与Ds−产生中存在大的电荷不对称性，数值为A^{D_{s}^{+}} ≈ 0.57（情形1）和A^{D_{s}^{+}} ≈ 0.64（情形2），具体取决于碎片化模型。
• D*+与D*-产生中的不对称性较小，A^{D^{*+}} ≈ -0.03（情形1）和A^{D^{*+}} ≈ -0.17（情形2），表明对碎片化细节依赖微弱。
• Ds+不对称性对非重组粲夸克碎片化模型的不确定性具有鲁棒性，使其成为可靠的预测。
• 该模型通过在重组过程中产生额外的c-夸克，使其强子化为Ds+介子，从而解释了不对称性，即使初始质子中不含奇异夸克。
• 不对称性源于初始质子中价夸克的逆向散射，导致低PT区域出现非平凡干涉与非因子化贡献。
• 由于存在~mc²/pT⁶阶的功率修正与强干涉效应，尤其在大x区域，该模型在低横动量区域违反标准因子化。