[论文解读] Modification of the dihadron fragmentation function in nuclear matter

Abhijit Majumder, Xin-Nian Wang|ArXiv.org|Jun 16, 2008

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 1被引用 3

一句话总结

本论文通过共线因子化中的高阶 twist 展开，研究了大原子核深度非弹性散射（DIS）中二胶子碎片化函数的介质修正。结果表明，二胶子碎片化函数的修正与单胶子碎片化函数的修正相似，仅伴随轻微的条件胶子分布变化；结果对核密度的依赖性适中，且与氮核的 HERMES 数据吻合良好，与氪核的匹配中等，表明重核可能需要更高阶 twist 贡献。

ABSTRACT

The medium modification of dihadron fragmentation functions in the deeply inelastic scattering (DIS) off a large nucleus is studied within the framework of the higher-twist expansion in the collinear factorization formalism. It is demonstrated that the modification due to multiple parton scattering in the nuclear medium is similar to that of the single hadron fragmentation function. However, the conditional distribution of the associated hadron given by the ratio of dihadron to single hadron fragmentation function shows only slight modification. The final results depend modestly on the nuclear density distribution. Comparisons with the experimental results on two hadron correlations as obtained by the HERMES collaboration at DESY are presented.

研究动机与目标

• 将单胶子碎片化函数修正的高阶 twist 形式拓展至核物质中的二胶子碎片化函数。
• 研究密集核介质中多重部分子散射与末态相互作用对半inclusive DIS 中二胶子关联的影响。
• 将理论预测与 HERMES 实验数据中氮核和氪核的两胶子关联进行比较。
• 评估核密度分布与高阶 twist 贡献在介质修正碎片化函数中的作用。

提出的方法

• 采用共线因子化中的高阶 twist 展开形式，计算大原子核 DIS 中双微分截面的核介质修正。
• 通过包含介质修正分裂函数与真空碎片化函数的卷积，推导出修正后的二胶子碎片化函数，其中引入一个新的 twist-four 矩阵元。
• 引入介质修正因子 $ T_{qg}^A $，其与单胶子碎片化中的形式相同，由非对称部分子分布（OFPDs）和 LPM 效应推导得出。
• 利用核密度分布（高斯型与硬球型）评估 twist-four 矩阵元，其归一化通过拟合氮核的单胶子截面数据确定。
• 对单胶子与二胶子碎片化函数修正采用相同的参数集，确保预测中无自由参数。
• 将理论结果与 HERMES 实验数据中两胶子关联进行比较，以验证模型。

实验结果

研究问题

• RQ1 核物质中二胶子碎片化函数的介质修正与单胶子碎片化函数的修正相比如何？
• RQ2 多重部分子散射与 LPM 效应在大原子核中对二胶子碎片化函数的修正中起何作用？
• RQ3 二胶子关联的预测对核密度分布选择的敏感性如何？
• RQ4 为何该模型对氮核数据描述良好，而对氪核数据仅中等程度匹配？
• RQ5 在重核中，超越 twist-four 的高阶 twist 贡献（与 $ A^{1/3}/Q^2 $ 成正比）有何意义，可能如何影响结果？

主要发现

• 核物质中多重散射导致的二胶子碎片化函数修正在定性上与单胶子碎片化函数修正相似，且具有相同的介质修正因子 $ T_{qg}^A $。
• 给定胶子的关联胶子条件分布（由二胶子与单胶子碎片化函数之比定义）仅表现出轻微修正，表明该可观测量具有鲁棒性。
• 对高斯型与硬球型核密度分布的数值结果在单胶子与双胶子包括谱中表现出定性相似的影响。
• 理论预测的氮核 DIS 中单胶子与二胶子谱与 HERMES 实验数据高度一致。
• 对于氪核，匹配程度稍弱，表明重核可能需要超越 twist-four 的更高阶 twist 贡献（与 $ A^{1/3}/Q^2 $ 成正比）。
• 该模型无自由参数（归一化由单胶子截面数据固定），展示了在不同可观测量间的一致性与预测能力。