[论文解读] Semihard diffractive production of neutral mesons by off shell photons and the range of pQCD validity

I.F. Ginzburg, Dmitry Yu. Ivanov+1 more|ArXiv.org|Aug 16, 1995

High-Energy Particle Collisions Research被引用 5

一句话总结

本文在最低非平凡近似下，使用微扰量子色动力学（pQCD）研究了通过虚光子的中性矢量介子的半硬 diffractive 生产。结果表明，对于真实光子，pQCD 有效性的界限极高，但随着光子虚度 Q² 增大，该界限显著降低，使得在 HERA 上进行虚拟光子的产生成为测试该领域 pQCD 预测的可行实验平台。

ABSTRACT

We study the dependence on photon virtuality $Q^2$ for the semihard quasi--elastic photoproduction of neutral vector mesons on a quark, gluon or real photon (at $s\gg p_{\bot}^2, Q^2; p_{\bot}^2 \gg μ^2 \approx (0.3$ GeV)$^2$). To this end we calculate the corresponding amplitudes (in an analytical form) in the lowest nontrivial approximation of the perturbative QCD. The amplitudes for the production of mesons consisting of light quarks vary very rapidly with the photon virtuality near $Q^2=0$. We estimate the bound of the pQCD validity region for such processes. For the process with mass shell photon the obtained bound is very high, and this region seems beyond opportunities of real experiment. This bound decreases fast with the increase of $Q^2$, and we expect that the virtual photoproduction at HERA provides the opportunity to test the pQCD results. The signature of this region is discussed.

研究动机与目标

• 确定微扰量子色动力学（pQCD）在中性矢量介子半硬 diffractive 光致产生过程中的适用范围。
• 分析产生振幅对光子虚度 Q² 的依赖性，特别是 Q² 接近 0 时的情况。
• 评估在 HERA 上进行虚拟光致产生是否可作为 pQCD 预测的可行实验检验。
• 识别标记此类过程 pQCD 有效区域起始的运动学特征。
• 在特定运动学约束（s ≫ p⊥², Q²；p⊥² ≫ μ² ≈ (0.3 GeV)²）下，计算介子在夸克、胶子和真实光子上的解析振幅。

提出的方法

• 使用解析方法，在 pQCD 的最低非平凡阶计算中性介子产生的散射振幅。
• 考虑由虚度为 Q² 的非壳上光子引发的产生过程，重点关注 s ≫ p⊥², Q² 的 s 通道过程。
• 应用运动学约束，其中横动量平方 p⊥² 远大于尺度 μ² ≈ (0.3 GeV)²，该约束适用于半硬过程。
• 评估振幅随 Q² 的变化行为，特别是 Q² 接近 0 时，以确定 pQCD 适用性的起始点。
• 利用计算出的振幅估计使 pQCD 结果变得可靠的 Q² 下限。
• 比较真实光子（Q² = 0）与虚光子的 pQCD 有效区域，突出 Q² 在扩展适用范围中的作用。

实验结果

研究问题

• RQ1 在半硬过程中，diffractive 介子产生振幅对光子虚度 Q² 的依赖性如何？
• RQ2 随着 Q² 增大，介子产生的 pQCD 有效性界限如何变化？
• RQ3 在真实光致产生实验中，pQCD 区域是否可访问，还是必须引入虚度才能进入有效区域？
• RQ4 在 HERA 上进行的虚拟光致产生能否为中性介子产生的 pQCD 预测提供可行的实验检验？
• RQ5 这些过程进入 pQCD 有效区域的过渡由何种运动学特征表征？

主要发现

• 在轻夸克上介子产生的 pQCD 振幅在 Q² 接近 0 时对 Q² 的变化极为敏感，表明对虚度高度敏感。
• 对于真实光子（Q² = 0），pQCD 有效性的界限极高，导致当前实验设施无法探测该区域。
• 随着 Q² 增大，pQCD 有效性的界限迅速降低，使得高虚度过程更易于进行理论与实验研究。
• 在 HERA 上的虚拟光致产生预计可为半硬区域中 pQCD 预测提供可行的实验窗口。
• pQCD 有效区域的运动学特征为 s ≫ p⊥², Q² 且 p⊥² ≫ μ² ≈ (0.3 GeV)²，其中 Q² 足够大以抑制非微扰效应。
• 在最低非平凡 pQCD 近似下推导出的解析振幅在指定运动学区域内有效，并表现出清晰的 Q² 依赖性。