[论文解读] Hunting for the Remaining Spin in the Nucleon

Xiangdong Ji|ArXiv.org|Oct 15, 1996

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 4

一句话总结

本文利用洛伦兹不变和规范不变的自旋求和规则，研究了核子自旋的起源，推导了极化部分子分布的演化方程。研究提出，在低能标下，多达一半的核子自旋可能存在于胶子中，而深度虚拟康普顿散射为测量夸克轨道角动量提供了可行路径。

ABSTRACT

This talk consists of four parts. In part one, I give an elementary discussion on constructing a Lorentz-invariant spin sum rule for the nucleon. In part two, I discuss a gauge-dependent spin sum rule, explore its relation with the polarized gluon distribution, and introduce the complete evolution equation for the spin structure. In part three, I consider a gauge-invariant spin sum rule and the related evolution equation. The solution of the equation motivates the possibility that half of the nucleon spin may be carried by gluons at low energy scales. In the final part, I discuss deeply-virtual Compton scattering as a possible way to measure the canonical orbital angular momentum of quarks in the nucleon.

研究动机与目标

• 通过识别核子中缺失的自旋贡献，解决质子自旋危机。
• 建立核子自旋求和规则的洛伦兹不变和规范不变形式。
• 推导包含胶子贡献在内的极化部分子分布的完整演化方程。
• 探讨在低能标下胶子是否携带核子自旋的显著份额。
• 将深度虚拟康普顿散射识别为测量夸克规范轨道角动量的探针。

提出的方法

• 使用相对论场论形式，构建核子的洛伦兹不变自旋求和规则。
• 推导一种规范依赖的自旋求和规则，明确将极化胶子分布与核子自旋联系起来。
• 提出一种规范不变的自旋求和规则，清晰分离夸克与胶子的贡献。
• 求解规范不变自旋求和规则的演化方程，分析低能标下部分子分布的行为。
• 提出深度虚拟康普顿散射（DVCS）作为一种硬 Exclusive 过程，用于探测夸克的规范轨道角动量。
• 利用演化方程推断自旋依赖部分子分布在不同能量标下的标度行为。

实验结果

研究问题

• RQ1 在低能标下，胶子携带核子自旋的多大份额？
• RQ2 如何在QCD中一致地构建规范不变的自旋求和规则？
• RQ3 夸克轨道角动量在核子自旋结构中起什么作用？
• RQ4 深度虚拟康普顿散射能否提供可观测的夸克轨道角动量信号？
• RQ5 极化部分子分布如何随能量标的变化而演化？

主要发现

• 规范不变的自旋求和规则表明，在低能标下，胶子可能携带多达一半的核子自旋。
• 自旋结构的完整演化方程同时考虑了夸克和胶子的贡献，确保与QCD动力学的一致性。
• 演化方程的解支持在低动量标下胶子自旋贡献较大的可能性。
• 深度虚拟康普顿散射被确定为测量夸克规范轨道角动量的可行实验探针。
• 规范依赖的自旋求和规则建立了极化胶子分布与核子总自旋之间的直接联系。
• 分析证实，核子自旋不能完全由价夸克自旋解释，凸显了必须包含胶子和轨道贡献的必要性。