[论文解读] Quarks at next-to-eikonal accuracy in the CGC I: Forward quark-nucleus scattering

Tolga Altinoluk, Guillaume Beuf+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 7, 2020

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 85被引用 6

一句话总结

本文通过考虑靶的有限纵向宽度以及与背景场横向分量的相互作用，在色玻璃凝聚体（CGC）框架下推导了夸克传播子的下一阶eikonal（NEik）修正。该工作给出了在NEik精度下的规范协变夸克传播子表达式，并将其应用于计算前向夸克-核子散射截面与自旋不对称性，揭示了标准eikonal近似之外的次领头项修正。

ABSTRACT

We derive Next-to-Eikonal (NEik) corrections to the background quark propagator, which stem from (i) considering a finite longitudinal width target instead of an infinitely thin shockwave and (ii) including the interaction of the quark with the transverse components of the background field. These two different corrections to the eikonal approximation combine together and provides a gauge covariant expression for the quark propagator at NEik accuracy. We then apply our results to quark (or antiquark) scattering on a nucleus at NEik accuracy, considering both unpolarized cross section and helicity asymmetry.

研究动机与目标

• 通过计算夸克传播子的下一阶eikonal（NEik）修正，扩展CGC框架中的标准eikonal近似。
• 引入靶的有限纵向宽度和横向场分量，这些在冲击波近似中被忽略。
• 在NEik精度下推导夸克传播子的规范协变表达式。
• 将NEik框架应用于计算前向夸克-核子散射中的非极化截面与自旋不对称性。
• 为RHIC和未来的电子-离子对撞机（EIC）实验提供更精确的理论预测，其中亚eikonal效应可能具有重要意义。

提出的方法

• 通过引入靶的有限纵向延伸和背景场横向分量的修正，推导NEik修正的夸克传播子。
• 使用路径有序指数（威尔逊线）在CGC框架中编码多次散射效应。
• 利用CGC有效理论进行靶平均，假设致密核子的背景场为经典场。
• 将散射振幅表示为基本与修饰的二极子算符形式，包括Pomeron和Odderon贡献。
• 引入变量变换至质心系坐标（r和b），以简化动量空间截面表达式。
• 利用NEik修正的散射振幅计算非极化截面与自旋不对称性。

实验结果

研究问题

• RQ1 有限纵向宽度与横向场分量如何修正CGC中夸克传播的eikonal近似？
• RQ2 在下一阶eikonal精度下，夸克传播子的规范协变结构为何？
• RQ3 NEik修正如何影响前向夸克-核子散射中非极化微分截面？
• RQ4 在NEik精度下，夸克-核子散射中的自旋不对称性形式为何？
• RQ5 NEik修正在多大程度上改变了CGC在RHIC或EIC中等能量下对可观测量的标准预测？

主要发现

• NEik修正的夸克传播子被推导为一个规范协变表达式，结合了有限靶厚度与横向场分量的修正。
• 靶平均后的非极化截面（对于夸克或反夸克散射）以基本与修饰的二极子算符表示，其中NEik修正通过与1/p1+成比例的项体现。
• 自旋不对称性被发现与特定修饰二极子算符O(3)的虚部成正比，该算符在宇称变换下表现为Odderon。
• 靶平均自旋不对称性的最终表达式包含威尔逊线与场强张量的组合，其结构对横向场动力学敏感。
• 结果在Leading Order下与标准CGC框架一致，但包含了对中等能量下精确现象学至关重要的次领头项修正。
• 该框架系统性地扩展了CGC以包含幂次抑制效应，这对与RHIC和EIC实验数据的精确比较至关重要。