[论文解读] QCD coherence effects in high energy reactions with nuclei

J. Raufeisen|ArXiv.org|Sep 29, 2000

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 3被引用 4

一句话总结

本文研究了核子上的深度非弹性散射（DIS）和Drell-Yan（DY）过程中的量子色动力学（QCD）相干效应，重点关注核子阴影效应。通过采用改进的Glauber-Gribov方法，完整包含核子形式因子，并引入平均相干长度，该研究预测在RHIC能量下，质子-核子碰撞中所有$ x_F $值的核子阴影效应均显著，与NMC、E665和E772实验数据吻合良好，尽管HERMES数据仍无法解释。此外，还提出了一种新的二价胶子截面参数化方案。

ABSTRACT

In this work, coherence effects in deep inelastic scattering (DIS) and in the Drell-Yan (DY) process off nuclei are investigated, in particular nuclear shadowing. The target rest frame and the color dipole formulation are employed. Multiple scatterings are treated in Glauber-Gribov theory, which is modified to include the nuclear form factor to all orders. Based on the mean coherence length, which is defined in this work, it is estimated that gluon shadowing is negligible at x_{Bj}>0.01. Parameter free calculations are compared to NMC and E665 data for DIS and to E772 data for DY. In both cases, good agreement is found. It is however not possible to reproduce the effect observed by HERMES. For dileptons in proton-nucleus collisions at RHIC energies, considerable shadowing for the whole x_F range is predicted. The influence of the nucleus on the DY transverse momentum distribution is also studied. Furthermore, a new parametrization of the dipole cross section is presented.

研究动机与目标

• 理解涉及核子的高能反应中的相干效应，特别是DIS和Drell-Yan过程中的核子阴影效应。
• 建立一个理论框架，能够对所有阶次的多重散射和核子形式因子进行描述，改进标准Glauber-Gribov理论。
• 定义并利用平均相干长度的概念，以估算在不同Bjorken-$ x_{Bj} $值下胶子阴影效应的重要性。
• 将无自由参数的计算结果与NMC、E665和E772的实验数据进行比较，并预测RHIC能量下的Drell-Yan双轻子产生。
• 提出一种新的二价胶子截面参数化，以更准确地描述核子效应。

提出的方法

• 采用靶系参考系和颜色二价胶子形式，利用轻锥波函数和二价胶子截面建模DIS和DY过程。
• 对Glauber-Gribov理论进行修改，以在多重散射贡献的所有阶次中包含核子形式因子。
• 为Fock态提出平均相干长度的新定义，以估算在高$ x_{Bj} $下胶子阴影效应的主导性。
• 使用真实的核密度分布和二价胶子截面，对DIS和DY截面进行无自由参数的计算。
• 推导出$ \gamma^*A $截面的表达式，其积分变量包括二价胶子尺寸、影响参数和纵向动量分数，同时包含微扰和非微扰波函数。
• 通过在无限相干长度极限下使截面与真实参数化相匹配，标定二价胶子截面强度$ C(s) $。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于所定义的平均相干长度，胶子阴影效应在$ x_{Bj} > 0.01 $时是否可忽略？
• RQ2 在完整包含核子形式因子的前提下，改进的Glauber-Gribov方法是否能在无自由参数的情况下重现现有的DIS和Drell-Yan实验数据？
• RQ3 为何该模型无法重现HERMES实验在双轻子产生方面的结果，尽管与其他实验数据吻合良好？
• RQ4 在RHIC能量下，Drell-Yan双轻子产生的核子阴影效应的预测大小及其$ x_F $依赖性如何？
• RQ5 核介质如何影响Drell-Yan双轻子的横动量分布？

主要发现

• 基于所定义的平均相干长度，该研究估算出在$ x_{Bj} > 0.01 $时胶子阴影效应可忽略不计。
• 无自由参数的计算结果与NMC和E665的深度非弹性散射数据以及E772的Drell-Yan过程数据均表现出良好一致性。
• 该模型未能重现HERMES实验中观测到的双轻子产生效应，表明当前理论框架中可能存在差异或缺失的物理机制。
• 对于RHIC能量下的质子-核子碰撞，该模型预测在Drell-Yan双轻子的整个$ x_F $范围内均存在显著的核子阴影效应。
• 核介质对Drell-Yan对横动量分布的影响非平凡，且已得到定量研究。
• 提出了一种新的二价胶子截面参数化，其标定方式可使截面在无限相干长度极限下与实验数据一致。