[论文解读] Reggeon Non-Factorizability and the J=0 Fixed Pole in DVCS

Stanley J. Brodsky, Felipe J. Llanes–Estrada+2 more|ArXiv.org|Jun 30, 2009

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用 10

一句话总结

该论文认为，在高能且固定动量转移下，深度虚拟康普顿散射（DVCS）表现出 Regge 行为，广义部分子分布（GPDs）由于 Reggeon 交换而在断点处表现出发散行为。在较大的 $-t$ 区域，出现一个 $J=0$ 的固定极点贡献，其与能量和光子虚度无关，揭示了通过类似海龟顶点的直接两光子到夸克耦合，该过程无法被标准手袋图描述。

ABSTRACT

We argue that deeply virtual Compton scattering will display Regge behavior nu^alpha_R(t) at high energy at fixed-t, even at high photon virtuality, not necessarily conventional scaling. A way to see this is to track the Reggeon contributions to quark-nucleon scattering and notice that the resulting Generalized Parton Distributions would have divergent behavior at the break-points. In addition, we show that the direct two-photon to quark coupling will be accessible at large $t$ where it dominates the DVCS amplitude for large energies. This contribution, the J=0 fixed-pole, should be part of the future DVCS experimental programs at Jlab or LHeC.

研究动机与目标

• 挑战传统假设，即 DVCS 振幅通过单一缩放变量随能量和虚度变化。
• 研究夸克-核子散射中 Regge 行为对广义部分子分布（GPDs）的影响。
• 识别并表征 DVCS 中的 $J=0$ 固定极点贡献，其源于大 $t$ 区域直接的两光子到夸克耦合。
• 证明该固定极点无法通过标准共线因子化或手袋图描述，需要对 GPD 框架进行扩展。

提出的方法

• 将部分子-核子散射振幅 $A_{\beta\alpha}$ 分析为 Regge 化的强子-强子振幅，其中在小 $-t$ 区域 $\alpha_R(t) > 0$，在大 $-t$ 区域 $\alpha_R(t) < 0$。
• 利用算符乘积展开（OPE）和量子色动力学（QCD）的Leading阶，将当前-当前乘积替换为夸克场和自由传播子，将康普顿振幅与部分子-核子振幅联系起来。
• 从 $A_{\beta\alpha}$ 的 Regge 行为推导出 GPD 行为 $H(x,\xi,t) \propto (x \pm \xi)^{-\alpha(t)}$，表明在断点 $x = \pm \xi$ 处出现发散。
• 通过传播子中能量分母的抵消，识别出 $J=0$ 固定极点，导致振幅中出现恒定的、与 $s$ 无关的贡献。
• 应用带有减去项 $C_\infty(t)$ 的色散关系，该减去项捕捉了固定极点，并与 $1/x$ 形因子 $F_{1/x}(t)$ 相关联。
• 通过减去 Regge 极点，定义一个价夸克 GPD $H_v(x,0,t)$，实现向小 $-t$ 区域的解析延拓，揭示了普遍的固定极点贡献。

实验结果

研究问题

• RQ1 在高能且固定 $t$ 条件下，DVCS 振幅是否表现出 $\nu^{\alpha_R(t)}$ 的 Regge 行为，而非传统的缩放行为？
• RQ2 部分子-核子振幅中的 Regge 行为如何影响广义部分子分布（GPDs）的结构，特别是在断点 $x = \pm \xi$ 处？
• RQ3 在大 $t$ 区域，DVCS 中 $J=0$ 固定极点贡献的起源和性质是什么，它与标准手袋图贡献有何不同？
• RQ4 该 $J=0$ 固定极点能否通过实验分离，它揭示了关于两光子到夸克耦合的哪些信息？

主要发现

• 在高能且固定 $t$ 条件下，DVCS 振幅表现出 Regge 行为，$T \propto \nu^{\alpha_R(t)}$，挑战了传统的缩放假设。
• 由于部分子-核子振幅中 Reggeon 交换的作用，GPDs $H(x,\xi,t)$ 在断点 $x = \pm \xi$ 处表现出发散行为，其缩放形式为 $(x \pm \xi)^{-\alpha(t)}$。
• 在大 $-t$ 区域，当 $\alpha_R(t) < 0$ 时，Reggeon 贡献消失，留下主导的 $J=0$ 固定极点振幅，其为常数且与能量和 $Q^2$ 无关。
• 该固定极点源于类似海龟的 $\gamma\gamma qq$ 顶点，其通过抵消能量分母，在传播子中产生类似 $\gamma^+ / x$ 的结构。
• 固定极点贡献于色散关系中的减去项 $C_\infty(t)$，其中 $C_\infty(t) = -2F_{1/x}(t)$，将其与核子的 $1/x$ 形因子联系起来。
• 该固定极点贡献是普遍的，可通过与 Bethe-Heitler 振幅的干涉实现探测，为大 $t$ 区域两光子到夸克耦合提供了直接探针。