[论文解读] J/ψPhoto- and DIS Production via Nonlinear Evolution

E. Gotsman, E. Levin+3 more|arXiv (Cornell University)|Feb 3, 2003

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 1被引用 3

一句话总结

本文将非线性演化方程（BK方程）应用于描述质子和原子核上的J/ψ光致产生及深度非弹性散射（DIS），通过类似Glauber的重求和方法引入单位性与阴影效应。仅以J/ψ波函数归一化不确定度作为自由参数，模型与HERA实验数据取得良好符合，并预测在低x区域，由于非线性效应，金核上的J/ψ产生将出现显著抑制，且该效应在x ≤ 10⁻³时占主导地位。

ABSTRACT

We apply our solution of the nonlinear evolution equation to the case of $J/ψ$ photo and DIS production on nucleons and nuclei targets. The uncertainty in the $J/ψ$ wave function normalization due to Fermi motion is treated as a free parameter. We obtain good reproduction of the HERA experimental data on a proton target. Calculations of $J/ψ$ mesons coherent production on nuclei targets are presented and discussed. Our analysis supports the conclusions reached in our previous studies, stressing the importance of nonlinear evolution in the kinematical domain of high-density QCD.

研究动机与目标

• 将非线性演化方程（BK方程）扩展至描述光致产生和DIS过程中的J/ψ产生。
• 研究在高能和低x区域，单位性与部分子饱和效应在J/ψ产生中的作用。
• 采用基于Glauber的方法建模核靶上的相干J/ψ产生，以考虑多次散射与阴影效应。
• 确定非线性演化框架是否可在仅引入波函数归一化参数外，无需额外拟合参数即可重现HERA数据。
• 评估振幅实部与倾斜胶子对截面预测的影响。

提出的方法

• 求解包含线性演化与高部分子密度下非线性重组的非线性BK方程，以描述dipole-核子散射振幅。
• 采用基于dipole的形式体系，将J/ψ波函数表示为q̄q与q̄qg Fock态的叠加，其振幅通过BK方程演化。
• 应用类似Glauber的多次散射形式体系计算核截面，包含所有散射贡献与阴影修正。
• 从J/ψ的电磁形式因子中提取影响参数（b）依赖性，引入一个在b=0附近减小的轮廓函数，反映非线性效应的影响。
• 引入一个自由参数以考虑由于c̄c对费米运动导致的J/ψ波函数归一化不确定度。
• 将完整重求和结果（公式29）与简化两栖近似（公式4）进行比较，通过比值R量化归一化差异。

实验结果

研究问题

• RQ1 非线性演化方程（BK方程）是否可在无需额外拟合参数的情况下，成功描述质子靶上的J/ψ光致产生与DIS数据？
• RQ2 与质子情况相比，单位性与阴影效应如何改变J/ψ在核靶上的截面？
• RQ3 由于费米运动导致的J/ψ波函数归一化不确定度在实验数据拟合中起何作用？
• RQ4 振幅实部与倾斜胶子如何影响预测的截面？
• RQ5 在J/ψ产生中，非线性效应（单位性抑制）在何种x值下开始占主导地位？

主要发现

• 模型仅以J/ψ波函数归一化不确定度作为自由参数，即可成功重现HERA实验中质子上的J/ψ光致产生与DIS数据。
• 振幅的影响参数（b）依赖性在b=0附近表现出抑制，被解释为非线性演化与单位性抑制的特征信号。
• 对于金核（A ≈ 200）上的J/ψ产生，完整重求和结果相比两栖近似，截面抑制因子约为0.4，表明存在显著的阴影效应。
• 完整计算与简化计算中，截面能量依赖性的特征指数δ几乎相同，表明能量依赖性具有鲁棒性，但归一化对散射结构敏感。
• 单位性抑制效应在x ≤ 10⁻³时占主导，表明未来eRHIC实验非常适合用于检验这些预测。
• 对核靶的预测具有鲁棒性，对b依赖性不确定度不敏感，因为BK方程的初始条件仅由质子DIS数据确定。