[论文解读] Simultaneous extraction of transversity and Collins functions from new SIDIS and e+e- data

M. Anselmino, M. Boglione+4 more|arXiv (Cornell University)|Mar 15, 2013

Computational Physics and Python Applications参考文献 1被引用 35

一句话总结

本文通过改进的参数化方法，对新的SIDIS和$e^+e^-$数据进行了全局分析，同时提取了横分度分布和Collins碎片化函数。结果以更高的精度确认了横分度和Collins效应的存在，并通过与Belle及HERMES/COMPASS数据的比较，验证了Collins函数的功能形式。

ABSTRACT

We present a global re-analysis of the most recent experimental data on azimuthal asymmetries in semi-inclusive deep inelastic scattering, from the HERMES and COMPASS Collaborations, and in e+e- --> h_1 h_2 X processes, from the Belle Collaboration. The transversity and the Collins functions are extracted simultaneously, in the framework of a revised analysis in which a new parameterisation of the Collins functions is also tested.

研究动机与目标

• 利用更新的实验数据，同时从SIDIS和$e^+e^-$数据中提取横分度分布和Collins碎片化函数。
• 测试Collins函数的新参数化形式，评估其对横分度提取的影响。
• 利用近期的SIDIS和$e^+e^-$数据，改进对横动量依赖（TMD）部分子分布的全局分析。
• 验证手征-奇相关性在半inclusive深度非弹性散射和$e^+e^-$过程中的作用。
• 基于提取的函数，为未来的$e^+e^-$实验（如BaBar实验）提供预测。

提出的方法

• 利用SIDIS（$\ell p^\uparrow \to \ell h X$）和$e^+e^- \to h_1 h_2 X$过程中产生的方位角不对称性，探测横分度和Collins函数。
• 应用单自旋不对称性$A_{UT}^{\sin(\phi_h + \phi_S)}$的$\sin(\phi_h + \phi_S)$矩，以分离横分度-Collins干涉项。
• 采用TMD因子化框架，其中横分度$\Delta_T q(x,k_\perp)$与Collins函数$\Delta^N D_{h/q^\uparrow}(z,p_\perp)$耦合。
• 对HERMES、COMPASS和Belle数据进行全局拟合，采用两种参数化形式：标准形式和多项式形式的Collins函数。
• 在TMD形式中包含$k_\perp$和$p_\perp$依赖性，目前暂不考虑演化效应。
• 使用$\chi^2$最小化程序，提取横分度和Collins函数的最佳拟合参数。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否利用改进的函数形式，从新的SIDIS和$e^+e^-$数据中同时提取横分度分布和Collins函数？
• RQ2 Collins函数的参数化选择如何影响提取的横分度分布？
• RQ3 新的HERMES、COMPASS和Belle数据在多大程度上约束了横分度和Collins函数？
• RQ4 基于提取的函数，能否对BaBar实验中$e^+e^-$的方位角不对称性$A_{12}^{UL}$、$A_{12}^{UC}$、$A_0^{UL}$和$A_0^{UC}$做出预测？
• RQ5 提取的张量荷荷$\delta u$和$\delta d$与以往提取结果及模型计算相比如何？

主要发现

• 利用新的HERMES、COMPASS和Belle数据，以更高的精度确认了$u$和$d$夸克的横分度分布。
• 成功提取了Collins函数，采用标准形式和多项式形式参数化，结果在不确定度范围内一致。
• 在$Q^2 = 2.41$ GeV$^2$下，张量荷荷$\delta u$提取为$0.57 \pm 0.08$，$\delta d$为$-0.12 \pm 0.08$，与以往提取结果和模型预期一致。
• 为BaBar实验中$e^+e^-$过程的$A_{12}^{UL}$、$A_{12}^{UC}$、$A_0^{UL}$和$A_0^{UC}$提供了预测，结果与预期趋势良好吻合。
• 分析证实了在SIDIS不对称性中Collins效应的主导作用，并确立了非零横分度对于观测此类不对称性的必要性。
• 在不同参数化形式下结果具有鲁棒性，表明尽管函数形式存在变化，提取的函数仍保持稳定。