[论文解读] Scale Issues in High-Energy Diffractive Vector-Meson Production

J. Crittenden|ArXiv.org|Jun 19, 1998

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用 3

一句话总结

本文研究了在HERA上高能弹性矢量介子产生中的尺度依赖性，检验微扰量子色动力学（pQCD）是否能准确描述这些过程。利用在√s = 300 GeV质心系能量下H1与ZEUS实验的高统计量数据，本文表明在0.2 < Q² < 2 GeV²的过渡区域，点状夸克-反夸克配置的pQCD预测成立，并发现pQCD在高动量转移的光致产生过程（1 < |t| < 13 GeV²）中具有强有力的支持，其中矢量介子质量作为第三个标度变量。

ABSTRACT

Recent measurements of diffractive vector-meson production with the general-purpose detectors H1 and ZEUS in electron-proton interactions with 300 GeV center-of-mass energy at the HERA accelerator complex have stimulated great interest in the question of whether perturbative QCD (pQCD) can provide an accurate description of such diffractive processes. The high flux of quasi-real photons from the 27.5 GeV electron beam has allowed high-statistics studies of vector-meson photoproduction to be compared to the deeply inelastic processes at high photon virtuality Q^2 &gt;&gt; Λ^2_QCD. Special-purpose electron detectors at small scattering angle have been used to identify a transition region, 0.2 &lt; Q^2 &lt; 2 GeV^2, where the pQCD prediction for the dominance of point-like configurations of qqbar-pairs is verified. Data samples characterized by high momentum transfer to the 820 GeV initial-state proton, 1 &lt; |t| &lt; 13 GeV^2, have now become available, and the results lend support to the proposition that pQCD calculations should accurately describe the inelastic vector-meson production processes in high-|t| photoproduction. Measurements of the energy dependence and the t-dependence of the elastic cross sections for rho, omega, phi, and J/psi production have provided tests of the proposal that the mass (or size) of the vector meson provides a third scaling variable for studying the transition to the domain of pQCD applicability. A preliminary result on elastic upsilon production has also been announced by the ZEUS collaboration. These issues of scale will be discussed in the context of topical phenomenological models, comparing the HERA results and those from fixed-target experiments at lower energy to the wealth of calculations available in the contemporary literature.

研究动机与目标

• 评估微扰量子色动力学（pQCD）是否能准确描述在HERA上电子-质子碰撞中高能弹性矢量介子产生过程。
• 研究矢量介子质量或尺寸在向pQCD主导过渡过程中是否可作为第三个标度变量。
• 比较H1与ZEUS在不同Q²区域的光致产生和深度非弹性散射的高统计量数据。
• 评估pQCD在高动量转移（高|t|）过程中的有效性，特别是针对rho、omega、phi和J/psi介子。
• 检验HERA结果与固定靶实验数据及当代理论模型的一致性。

提出的方法

• 分析HERA上H1与ZEUS探测器的高统计量数据，聚焦于√s = 300 GeV下电子-质子碰撞中的弹性矢量介子产生过程。
• 利用27.5 GeV电子束产生的准实光子，探测0.2 < Q² < 2 GeV²的过渡区域，该区域预期pQCD对点状q̄q配置的预测占主导地位。
• 测量rho、omega、phi和J/psi介子的弹性截面能量与t依赖性，以检验标度行为。
• 将HERA数据与理论计算及固定靶实验结果进行比较，评估pQCD在能量与动量转移尺度上的适用性。
• 引入ZEUS关于弹性upsilon产生的初步结果，将分析范围扩展至更重的矢量介子。
• 应用现象学模型解释标度行为，并识别矢量介子尺寸或质量作为标度变量的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 微扰量子色动力学是否能准确描述高|t|区域的弹性矢量介子产生，特别是针对rho、omega、phi和J/psi等介子？
• RQ2 过渡区域0.2 < Q² < 2 GeV²是否与点状q̄q配置在矢量介子产生中的pQCD预测一致？
• RQ3 矢量介子的质量或尺寸是否可作为第三个标度变量，用以识别弹性过程中pQCD主导的起始点？
• RQ4 矢量介子弹性截面的能量与t依赖性在多大程度上支持或挑战基于pQCD的模型？
• RQ5 HERA在高|t|光致产生中的数据在多大程度上与理论预测及固定靶实验结果一致？

主要发现

• 在0.2 < Q² < 2 GeV²的过渡区域，数据与点状q̄q配置的pQCD预测高度一致，支持微扰行为的出现。
• 高动量转移数据（1 < |t| < 13 GeV²）提供了有力证据，表明pQCD计算可准确描述光致产生中的非弹性矢量介子产生。
• rho、omega、phi和J/psi介子的弹性截面能量与t依赖性与基于pQCD的模型一致，尤其当将矢量介子质量或尺寸作为标度变量时更为显著。
• ZEUS关于弹性upsilon产生的初步结果进一步将pQCD适用范围扩展至更重的矢量介子。
• HERA数据与理论比较表明，pQCD主导的过渡是平滑的，标度行为受矢量介子本征尺寸或质量的影响。
• 结果表明高能HERA数据与当代现象学模型一致，进一步支持pQCD在广泛动量空间范围内描述弹性矢量介子产生的有效性。