[论文解读] Quantum stress and torsion distributions in the deuteron

Wim Cosyn, Adam Freese+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 20, 2026

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用 0

一句话总结

该论文在非相对论冲击近似下使用 AV18 波函数计算了 deuteron 的 eleven 个非对称能量-动量张量（EMT）形式因子，并推导了与质量、动量、应力与力相关的内部分布，以及与核间力相关的非守恒形式因子。

ABSTRACT

Stress distributions in the deuteron are related to form factors of the asymmetric energy-momentum tensor through three-dimensional Fourier transforms. There are eleven such form factors, which we calculate in an impulse approximation. We compare the obtained form factors to prior results for the six form factors that have been previously calculated. We then elaborate on the formalism for relating the form factors to internal distributions of mass, mass flux, momentum, stresses, and forces, and obtain results for all of these distributions. We obtain the principal stresses for the symmetric part of the stress tensor, and show that the antisymmetric part describes reorientation of fermion spin by torsion stress when the nucleon moves between the S- and D-waves. Force distributions in the nucleons depend on the so-called non-conserved form factors through the Cauchy momentum equation, and are non-radial owing to the presence of tensor forces and spin-orbit coupling.

研究动机与目标

• 通过将 EMT 形式因子与 deuteron 内部分布相联系，激发对强子机械性质的研究。
• 在冲击近似下对 deuteron 进行 eleven 个 EMT-FF 的完整计算。
• 将 EMT 形式因子与质量、质量通量、动量、应力和力等内部密度联系起来。
• 展示非守恒形式因子如何通过 Cauchy 动量方程编码 subcomponents 所感受到的力。

提出的方法

• 使用带有 AV18 的非相对论性 deuteron 波函数来计算 EMT 形式因子。
• 将对称与非对称 EMT 分解为 eleven 种形式因子，使用适用于自旋-1 系统的新基。
• 以核子 EMT-FFs 和 deuteron 的 S 波与 D 波函数为基础，给出 EMT-FFs 的一体贡献的解析表达式。
• 对未自旋极化、矢量极化和张量极化集合进行投影，以分离特定形式因子。
• 前向极限检验与渐近和谐律（如 A_U(0)=1 与 J(0)=1）以展示一体贡献的饱和性。

Figure 1: Numerical results for the six symmetric and conserved EMT-FFs of the deuteron. For our result, we used the AV18 deuteron wave function [ 98 ] and the same nucleon EMT form factors as He and Zahed [ 42 ] . The results we compare to are from Refs. [ 29 , 41 , 77 ] , though the results of Ref

实验结果

研究问题

• RQ1 在冲击近似下，自旋-1 的非对称情形中，deuteron 的完整 eleven 个 EMT 形式因子是什么？
• RQ2 这些形式因子与 deuteron 内部质量、动量和应力的空间分布有何关系？
• RQ3 这些形式因子的前向极限和和弦律是什么，一体贡献是否能使其饱和？
• RQ4 非守恒形式因子如何在非相对论框架中编码力以及 Cauchy 动量方程？
• RQ5 张量极化分量如何 contribute 到 D 型形式因子和 EMT 的反对称部分？

主要发现

• 在非相对论冲击近似下，使用 AV18 deuteron 波函数获得了 eleven 个非对称 EMT-FF。
• 前向极限显示 A_U(0)=1 和 J(0)=1，表明动量与自旋和谐律被一体贡献所饱和。
• D_U(0) 依赖于 deuteron 动力学与核子自旋/动量性质，关联到 D 项和内部力。
• 张量极化形式因子 D_T1 与 D_T2 被识别并与 deuteron 的四极结构相关联。
• 非守恒形式因子（c̄_U、c̄_T1、c̄_T2、s）在一体框架中自然出现，并通过 Cauchy 动量方程编码力；其前向值与势导数和核子贡献相关。
• 工作提供了 deuteron 内部质量密度、质量通量、动量密度、内部应力和扭转应力分布的显式解析与数值表达式。

Figure 2: Comparisons between the deuteron $D$ -like form factors for different deuteron wave functions and different nucleon EMT-FFs. Blue curves use the AV18 wave function [ 98 ] while orange curves use CD-Bonn [ 65 ] . Solid curves use dipole forms for the nucleon EMT-FFs, while dashed curves ass