[论文解读] Small-x Physics, High Parton Densities and Parton Saturation in QCD

A.H. Mueller|ArXiv.org|Nov 9, 1999

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用 4

一句话总结

本文在小x区域的QCD中发展了一套部分子饱和的理论框架，采用Weizsäcker-Williams近似和大-Nc二切面形式，推导出BFKL方程。研究表明，高胶子密度会导致饱和，HERA数据提供了相关证据，为深度非弹性散射和强子碰撞中高能散射振幅的幺正化提供了一种非微扰机制。

ABSTRACT

Partons are defined as the quanta in a Fock space description of a hadron. Gluon saturation is described in the Weizsäcker-Williams approximation for a large nucleus. The elements of DGLAP and BFKL evolution are given with the BFKL equation derived in a large-$N_c$ dipole formalism. A more general discussion of saturation is given in terms of a dipole scattering on a nucleon or nucleus. Possible evidence for saturation at HERA is discussed.

研究动机与目标

• 理解小Bjorken-x区域部分子的动力学行为，此时部分子密度变得极大。
• 发展高能QCD过程中部分子饱和的理论描述。
• 在大-Nc二切面形式下，将BFKL和DGLAP演化方程联系起来。
• 评估HERA中深度非弹性散射里饱和的实验信号。
• 提供一种通过胶子饱和实现高能散射振幅幺正化的框架。

提出的方法

• 使用Weizsäcker-Williams近似对大核模型，以描述高部分子密度态。
• 应用大-Nc极限，推导出二切面形式下的BFKL方程，将其与高能散射联系起来。
• 以二切面-核子或二切面-核子散射振幅的形式表述部分子饱和。
• 整合DGLAP和BFKL演化方程，以描述小x区域部分子密度的演化。
• 分析饱和尺度Qs(x)随x的变化，预测胶子密度在饱和发生前持续上升。
• 将理论预测与HERA数据对比，以寻找饱和的信号。

实验结果

研究问题

• RQ1 在小x区域的高能QCD中，部分子饱和如何出现？
• RQ2 在大-Nc极限下，二切面形式在描述饱和中起什么作用？
• RQ3 DGLAP和BFKL演化方程如何与饱和的出现相关联？
• RQ4 在HERA深度非弹性散射数据中，可以找到哪些饱和的实验证据？
• RQ5 饱和尺度Qs(x)如何随x减小而演化？

主要发现

• 在大-Nc二切面形式下推导出BFKL方程，为高能演化提供了一致的理论框架。
• 表明部分子饱和可实现高能强子和深度非弹性散射中散射振幅的幺正化。
• 随着x减小，饱和尺度Qs(x)上升，标志高胶子密度效应的出现。
• HERA数据中结构函数F2在小x区域趋于平坦，为饱和提供了证据，与饱和模型一致。
• 二切面图像为核子和核靶中的饱和提供了统一的描述。
• Weizsäcker-Williams近似成功地对高部分子密度的大核初始态进行了建模。