[论文解读] Possible Odderon Effects in Hadron-Nucleon Scattering

C. Merino, M. M. Ryzhinskiy+1 more|ArXiv.org|Oct 7, 2008

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 2被引用 5

一句话总结

本文研究了通过截距接近1且签名为负的Regge极点交换可能存在的Odderon贡献，以解释强子-核子散射中总截面差异、实部/虚部振幅比以及包括粒子-反粒子产生在内的包容性过程的差异。尽管在ISR能量下总截面差异暗示存在微弱的Odderon信号，但与实部/虚部振幅比及包容性谱的一致性更支持一个微弱的有效Odderon截距，最佳拟合值为 $\alpha_{ ext{SJ}} = 0.5 \pm 0.1$，表明在当前能量下Odderon效应的证据有限。

ABSTRACT

We consider the possible contribution of Odderon (Reggeon with α_{Odd}(0) \sim 1 and negative signature) exchange to the differences in the total cross sections of particle and antiparticle, to the ratios of real/imaginary parts of the elastic pp amplitude, and to the differences in the inclusive spectra of particle and antiparticle in the central region. The experimental differences in total cross sections of particle and antiparticle are compatible with the existence of the Odderon component but such a large Odderon contribution seems to be inconsistent with the values of Re/Im ratios. In the case of inclusive particle and antiparticle production the current energies and/or accuracy of the experimental data don't allow a clear conclusion.

研究动机与目标

• 评估 $pp$ 和 $\bar{p}p$ 总截面、实部/虚部振幅比以及包容性 $p/\bar{p}$ 产生比的实验数据是否支持截距 $\alpha_{\text{Odd}}(0) \sim 1$ 的Odderon贡献。
• 确定观测到的粒子与反粒子相互作用差异是否可由Odderon交换解释，或是否更宜用传统的 $\omega$-Reggeon交换或其他机制描述。
• 评估Odderon贡献与现有高能数据的一致性，特别是来自ISR和LHC时代的测量结果。
• 将夸克-胶子弦模型（QGSM）的预测与中 rapidity 区域 $\bar{p}/p$ 产额比的实验值进行对比。

提出的方法

• 采用具有签名依赖性振幅结构的Regge极点交换形式，建模为 $A(s,t) = g_1(t)g_2(t)(s/s_0)^{\alpha_R(t)-1}\eta(\theta)$，其中 $\eta(\theta)$ 编码Odderon的负签名。
• 对 $\Delta\sigma^{\text{tot}}_{hp} = \sigma^{\text{tot}}_{\bar{h}p} - \sigma^{\text{tot}}_{hp} \propto (s/s_0)^{\alpha_R(0)-1}$ 进行幂律拟合，从 $pp/\bar{p}p$ 截面差异中提取有效截距 $\alpha_R(0)$。
• 利用 $\eta(\theta)$ 形式分析弹性 $pp$ 振幅实部与虚部之比，检验是否与负签名Odderon交换一致的偏离。
• 将中 rapidity 区域 $pp$ 碰撞中实验测得的 $\bar{p}/p$ 产额比与QGSM预测进行比较，将 $\alpha_{SJ}(0)$ 作为自由参数，拟合至 $\chi^2$ 最小值。
• 对不同能量下的 $\bar{p}/p$ 产额数据进行基于 $\chi^2$ 的统计分析，以确定最可能的 $\alpha_{SJ}(0)$ 和 $\varepsilon$ 值。
• 考虑 $t$-通道三胶子交换作为Odderon的QCD实现，确保其味量子数与 $C$-宇称的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在高能下观测到的 $pp$ 与 $\bar{p}p$ 总截面差异是否可由截距 $\alpha_{\text{Odd}}(0) \sim 1$ 的Odderon交换解释？
• RQ2 在弹性 $pp$ 散射中，实部/虚部振幅比是否存在与负签名Odderon交换一致的Odderon贡献，特别是在ISR能量下？
• RQ3 中 rapidity 区域 $pp$ 碰撞中的包容性 $\bar{p}/p$ 产额比是否显示出偏离1的迹象，可能暗示Odderon交换？
• RQ4 当前关于 $\bar{p}/p$ 比值与振幅比的实验数据是否与单一Odderon模型相互一致？
• RQ5 基于 $\bar{p}/p$ 产额数据的 $\chi^2$ 拟合，Odderon截距 $\alpha_{\text{SJ}}(0)$ 的最可能值是多少？

主要发现

• 在ISR能量（$\sqrt{s} \geq 30$ GeV）下，$pp$ 与 $\bar{p}p$ 总截面的差异与微弱的Odderon贡献相容，尽管所需耦合远弱于Pomeron耦合。
• 实部/虚部振幅比数据，特别是来自ISR的数据，除非 $\alpha_{\text{Odd}}(0) \sim 0.9$，否则与大Odderon贡献不一致，仅有FNAL和旧CERN-SPS点允许此类信号存在空间。
• 中 rapidity 区域 $pp$ 碰撞中，$\bar{p}/p$ 产额比的最佳描述为 $\alpha_{\text{SJ}}(0) = 0.5 \pm 0.1$，表明在这些能量下无显著Odderon效应。
• QGSM预测在 $\alpha_{\text{SJ}}(0) \simeq 0.9$ 时 $\bar{B}/B$ 比值偏离1约3–4%，但当前数据与 $\alpha_{\text{SJ}}(0) \simeq 0.5$ 一致，表明无强烈Odderon信号。
• 仅有两个实验点——H1合作组在 $\sqrt{s} \sim 100$ GeV 下的 $\bar{p}/p$ 和 $\bar{\Lambda}/\Lambda$ 比值——显示出大Odderon能量尺度的潜力，但不确定性较大。
• 整体数据集未显示Odderon效应的可靠证据；基于 $\chi^2$ 分析，$\alpha_{\text{SJ}}(0)$ 的最可能值为 $0.5 \pm 0.1$，支持无显著Odderon贡献。