[论文解读] Odderon and photon exchange in electroproduction of pseudoscalar mesons

E.R. Berger, A. Donnachie+4 more|arXiv (Cornell University)|Jan 21, 1999

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 1被引用 7

一句话总结

本文研究了在高能 ep 碰撞中通过光子和奇胶球交换产生的赝标量介子（π⁰, η, η′, ηc）的电产额。利用非微扰 QCD 中的随机真空模型及夸克-二夸克质子结构，结果表明奇胶球交换导致非弹性产额截面显著大于弹性产额截面，为在 HERA 观测软奇胶球及探测核子结构与弹性散射机制提供了途径。

ABSTRACT

We investigate the reaction $e p o e PS X$ where PS denotes a pseudoscalar meson $π^0, η, η'$, or $η_c$ and X either a proton or resonance or continuum states into which the proton can go by diffractive excitation. At high energies photon and odderon exchange contribute to the reaction. The photon exchange contribution is evaluated exactly using data for the total virtual photon-proton absorption cross section. The odderon exchange contribution is calculated in nonperturbative QCD, using functional integral techniques and the model of the stochastic vacuum. For the proton we assume a quark-diquark structure as suggested by the small odderon amplitude in $pp$ and $p \bar{p}$ forward scattering. We show that odderon exchange leads to a much larger inelastic than elastic PS production cross section. Observation of our reaction at HERA would establish the soft odderon as an exchange object on an equal footing with the soft pomeron and would give us valuable insight into both the nucleon structure and the mechanism of high energy diffractive scattering.

研究动机与目标

• 研究在高能 ep 散射中奇胶球与光子交换在赝标量介子（π⁰, η, η′, ηc）电产额中的作用。
• 利用随机真空模型评估非微扰 QCD 中软奇胶球交换的贡献。
• 确定奇胶球交换是否导致非弹性与弹性产额截面之间可测量的增强。
• 探讨奇胶球交换对理解核子结构与高能弹性散射机制的含义。
• 为通过独家电产额过程在 HERA 检测软奇胶球提供理论框架。

提出的方法

• 使用实验测量的总虚光子-质子吸收截面数据，精确计算光子交换振幅。
• 在非微扰 QCD 的随机真空方法中，利用函数积分技术对奇胶球交换进行建模。
• 将质子建模为夸克-二夸克系统，与 pp 和 p̄p 正向散射中观测到的小奇胶球振幅一致。
• 总产额截面通过光子与奇胶球交换振幅的干涉与叠加计算得出。
• 该模型假设为软奇胶球交换，量子数为 G = -1, C = -1, S = 0。
• 计算涵盖弹性与非弹性末态（X），其中 X 代表向共振态或连续态的弹性激发。

实验结果

研究问题

• RQ1 奇胶球交换是否在 ep 散射中导致赝标量介子非弹性产额相对于弹性产额的显著增强？
• RQ2 是否可通过 HERA 的独家电产额实验观测到软奇胶球？
• RQ3 质子的夸克-二夸克结构如何影响预测的奇胶球交换振幅？
• RQ4 在赝标量介子电产额中，光子交换与奇胶球交换对总截面的相对贡献如何？
• RQ5 非微扰 QCD 中的随机真空模型在多大程度上预测奇胶球交换的主导非弹性通道？

主要发现

• 奇胶球交换导致赝标量介子产额的非弹性截面显著大于弹性截面，表明其在弹性激发中起主导作用。
• 该模型预测，与弹性通道相比，奇胶球交换引起的非弹性截面得到增强，尤其在高能区域更为显著。
• 通过测量的总虚光子-质子截面精确评估了光子交换的贡献，确保与实验数据一致。
• 夸克-二夸克质子结构与 pp 和 p̄p 正向散射中观测到的小奇胶球振幅一致。
• 结果表明，若在 HERA 观测到该反应，将为软奇胶球作为物理交换对象提供直接证据。
• 本研究为通过奇胶球交换探测核子结构与高能弹性散射动力学提供了理论框架。