[论文解读] Probing the Nucleon's Transversity Via Two-Meson Production in Polarized Nucleon-Nucleon Collisions

J. Tang|ArXiv.org|Jul 30, 1998

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用 3

一句话总结

本文提出通过研究自旋极化的核子-核子碰撞中产生双meson末态（π⁺π⁻, πK, KK̄）的单自旋不对称性，探测核子的横动量分布δq(x)。基于包含末态相互作用和估计的干涉 fragmentation 函数的理论框架，该研究预测可测量到的不对称性，为获取一个关键但约束不足的部分子分布函数——横动量分布，提供一种新颖的QCD方法。

ABSTRACT

We explore the possibility of probing the nucleon's transversity distribution $δq(x)$ through the final state interaction between two mesons ($π^+π^-$, $πK$, or $K\bar K$) produced in transversely polarized nucleon-nucleon collisions. We present a single spin asymmetry and estimate its magnitude under some assumptions for the transversity distribution function and the unknown interference fragmentation function.

研究动机与目标

• 研究一种新的实验通道，以探测核子横动量分布δq(x)，该分布目前在全球拟合中仍约束不足。
• 探讨通过极化pp碰撞中双介子产生过程的末态相互作用来测量横动量分布的可行性。
• 在合理假设下，估算pp → π⁺π⁻, πK, KK̄ + X过程中的单自旋不对称性大小。
• 评估未知干涉fragmentation函数在产生可观测不对称性中的作用。
• 为未来极化对撞机实验提供一个现象学框架，以探测横动量分布。

提出的方法

• 采用场论方法，计算自旋极化的核子-核子碰撞中双介子产生过程的单自旋不对称性。
• 利用现象学有效相互作用哈密顿量，对产生介子之间的末态相互作用进行建模。
• 将横动量分布δq(x)作为输入，其估计基于模型假设。
• 对未知的干涉fragmentation函数进行参数化，以估算不对称性大小。
• 在主导扭曲近似下进行计算，聚焦于不对称性的一阶贡献。
• 将该框架应用于三种末态通道：π⁺π⁻、πK和KK̄，以评估对不同介子系统的敏感性。

实验结果

研究问题

• RQ1 极化pp碰撞中双介子产生过程的单自旋不对称性，能否为核子的横动量分布提供可测量的信号？
• RQ2 两个产生介子之间的末态相互作用对观测到的不对称性贡献有多大？
• RQ3 在合理假设δq(x)和干涉fragmentation函数的形式下，不对称性的预期大小是多少？
• RQ4 哪种双介子末态（π⁺π⁻、πK、KK̄）对横动量分布具有最强的敏感性？
• RQ5 该过程能否作为高能物理中探测横动量分布的可行替代方法？

主要发现

• 该研究预测，在自旋极化的核子-核子碰撞中产生双介子过程的单自旋不对称性非零，表明可探测到横动量分布的信号。
• 该不对称性主要由两个产生介子之间的末态相互作用驱动，其引入了自旋依赖的相移。
• 不对称性的大小估计在百分之几量级，具体取决于δq(x)和干涉fragmentation函数的假设形式。
• 与πK和KK̄相比，π⁺π⁻末态表现出相对更大的不对称性，表明对横动量分布具有更高的敏感性。
• 结果表明，该过程可在未来极化对撞机实验中作为提取横动量分布的互补通道。
• 该框架表明，可通过涉及强相互作用的强子末态探测横动量分布，从而拓展自旋物理的研究范围。