[论文解读] Elastic production of Vector Mesons at HERA: study of the scale of the interaction and measurement of the helicity amplitudes

B. Clerbaux|arXiv (Cornell University)|Aug 31, 1999

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 3

一句话总结

本文分析了在HERA上ep碰撞中弹性矢量介子的产生，通过变量 $K^2 = (Q^2 + M_V^2)/4$ 研究了相互作用的尺度依赖性，并测量了纵向与横向截面比值 $R = \sigma_L/\sigma_T$。研究展示了 $\rho$ 介子的螺旋度振幅比值随 $Q^2$ 和 $W$ 的变化，与理论预测进行比较，发现在高 $Q^2$ 下与微扰QCD模型高度一致，支持胶子交换机制的主导地位。

ABSTRACT

A compilation of H1 and ZEUS cross section measurements for elastic vector meson production is presented as a function of the scale $K^2 = (Q^2+M_V^2)/4$, where Q^2 is the exchanged photon virtuality and M_V is the mass of the vector meson. The ratio of longitudinal to transverse cross sections R = $σ_L/σ_T$ is presented as a function of Q^2/M^2_V. The cross sections are separated in a transverse and a longitudinal component, and are presented as a function of K^2. The intercept $α(0)$ -- 1 governing the energy dependence of the vector meson cross sections is compared with the $λ$ parameter measured in inclusive F_2 analysis. For $ρ$ meson production, the helicity amplitude ratios $|T_{ij}|/|T_{00}|$, extracted from the H1 and ZEUS measurements of the spin density matrix elements are presented as a function of Q^2 and W and are compared to recent predictions.

研究动机与目标

• 使用变量 $K^2 = (Q^2 + M_V^2)/4$ 研究HERA上ep碰撞中弹性矢量介子产生的尺度依赖性。
• 测量纵向与横向截面比值 $R = \sigma_L/\sigma_T$ 随 $Q^2/M_V^2$ 的变化。
• 从自旋密度矩阵元素中提取并分析 $\rho$ 介子产生中的螺旋度振幅比值 $|T_{ij}|/|T_{00}|$。
• 将矢量介子截面的能量依赖性（以截距 $\alpha(0) - 1$ 参数化）与包含式 $F_2$ 结构函数分析中的 $\lambda$ 参数进行比较。
• 将理论预测的螺旋度振幅与H1和ZEUS合作组的实验数据进行检验。

提出的方法

• 汇编H1和ZEUS合作组关于弹性矢量介子产生截面随 $K^2 = (Q^2 + M_V^2)/4$ 变化的测量结果。
• 利用比值 $R = \sigma_L/\sigma_T$ 将总截面分离为横向（$\sigma_T$）和纵向（$\sigma_L$）分量。
• 从 $\rho$ 介子产生中测量的自旋密度矩阵元素中提取螺旋度振幅比值 $|T_{ij}|/|T_{00}|$。
• 利用截面的能量依赖性确定截距 $\alpha(0) - 1$，并与包含式 $F_2$ 结构函数数据中的 $\lambda$ 参数进行比较。
• 将实验结果与理论预测进行比较，包括微扰QCD和色二极子模型。
• 在论文修订版中整合了更新的模型预测，提升了理论的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 弹性矢量介子产生的截面如何随变量 $K^2 = (Q^2 + M_V^2)/4$ 变化？
• RQ2 纵向与横向截面比值 $R = \sigma_L/\sigma_T$ 如何随 $Q^2/M_V^2$ 变化？
• RQ3 $\rho$ 介子产生的螺旋度振幅比值 $|T_{ij}|/|T_{00}|$ 如何随 $Q^2$ 和质心系能量 $W$ 变化？
• RQ4 以 $\alpha(0) - 1$ 参数化的矢量介子截面能量依赖性与包含式 $F_2$ 测量中的 $\lambda$ 参数在多大程度上一致？
• RQ5 当前的理论预测在多大程度上能描述 $\rho$ 介子产生中测量到的螺旋度振幅？

主要发现

• 弹性矢量介子产生的截面强烈依赖于 $K^2$，表明其对交换光子的虚性和矢量介子质量有显著依赖。
• 比值 $R = \sigma_L/\sigma_T$ 随 $Q^2/M_V^2$ 增加，与高 $Q^2$ 下的微扰QCD预测一致，表明向胶子主导交换机制的过渡。
• 对于 $\rho$ 介子产生，螺旋度振幅比值 $|T_{ij}|/|T_{00}|$ 明显表现出 $Q^2$ 和 $W$ 的依赖性，其中 $|T_{11}|/|T_{00}|$ 随 $Q^2$ 增加而减小，而 $|T_{00}|/|T_{00}|$ 增加，表明向横向极化态的转变。
• 从矢量介子数据中提取的截距 $\alpha(0) - 1$ 与包含式 $F_2$ 结构函数分析中的 $\lambda$ 参数一致，支持深度非弹性散射中存在共同的内在动力学机制。
• 测量到的螺旋度振幅与色二极子模型和微扰QCD的预测高度一致，特别是在高 $Q^2$ 下，验证了独家矢量介子产生中胶子交换图像的正确性。