[论文解读] Space-time description of the hadron interaction at high energies

V.N. Gribov|ArXiv.org|Jun 14, 2000

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用 18

一句话总结

本文基于量子场论中的部分子动力学，提出了一种高能强子相互作用的时空描述，其中强子由 $\sim \ln(p/\mu)$ 个部分子组成，其横向动量受限，纵向动量从 $p$ 到零。假设部分子重组达到平衡，该模型预测在高能下总截面保持恒定，并在深度非弹性散射中实现 Bjorken 标度，具有普遍的渐近截面，且在零角度处非弹性散射截面趋于零。

ABSTRACT

This is a classical paper by Vladimir Gribov (1930-97) which has influenced the understanding of high energy hadron collisions and deep inelastic scattering for several decades, and is still important today. Gribov's main assumption - that partons have limited transverse momenta - was later proved to be satisfied in QCD, modulo logarithmic corrections. However, QCD was just coming into existence at the time of the lecture, and Gribov used the super-renormalizable ϕ^3 theory to illustrate his points.

研究动机与目标

• 在量子场论中统一强子与电磁强子相互作用，而不引入夸克或奇异粒子。
• 通过部分子动力学与平衡，解释高能下总强子截面的普遍性。
• 从时空部分子图像推导出深度非弹性散射中的 Bjorken 标度。
• 证明由于部分子波函数正交性，非弹性散射截面在零角度处随能量趋于无穷而消失。
• 在影响参数空间中建立 Pomeranchuk 极点交换与部分子分布函数之间的联系。

提出的方法

• 将强子建模为包含 $\sim \ln(p/\mu)$ 个部分子的系统，其横向动量受限，纵向动量范围从 $p$ 到零。
• 假设由于耦合强度和密度增加，部分子重组达到平衡。
• 使用影响参数表示法，推导出 Pomeron 交换振幅，其斜率为 $\alpha' = \gamma/4$，耦合常数为 $\sigma_0 = g^2$。
• 在低快速度区域应用部分子波函数的因子分解，以描述包括和 diffractive 散射振幅。
• 通过积分部分子的快速度和横向动量，推导出散射振幅，得到 $A_1 = s_{12}\sigma_0 e^{-\frac{\gamma}{4}q^2\xi}$，其中 $\xi = \log(s_{12}/\mu^2)$。
• 利用不同强子波函数之间的正交性，证明由于部分子层次上与强子种类无关，非弹性振幅在零横向动量处趋于零。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否在不引入夸克的前提下，从量子场论中导出强子与电磁强子相互作用的统一描述？
• RQ2 部分子重组平衡是否导致高能下总截面保持恒定？
• RQ3 快部分子的时空演化如何导致深度非弹性散射中的 Bjorken 标度？
• RQ4 为何在此模型中，零角度处的非弹性散射截面在渐近高能下趋于零？
• RQ5 高能强子-强子散射中渐近总截面普遍性的物理起源是什么？

主要发现

• 由于部分子重组达到平衡，高能下强子-强子散射的总截面趋于一个普遍的常数。
• Pomeron 交换的散射振幅形式为 $A_1 = s_{12}\sigma_0 e^{-\frac{\gamma}{4}q^2\xi}$，其中 $\xi = \log(s_{12}/\mu^2)$，表明具有斜率 $\alpha' = \gamma/4$ 的 Pomeranchuk 极点。
• 在该框架中，深度非弹性 ep 散射的 Bjorken 标度自然成立，强子多重性按 $\ln(\nu / \sqrt{q^2})$ 缩放。
• 由于不同强子部分子波函数的正交性，零角度处的非弹性散射截面在渐近高能下趋于零。
• 总截面的渐近值是普遍的，且与具体参与的强子无关，仅取决于耦合常数 $g$。
• 低快速度区域的部分子分布函数与强子的量子数无关，从而导致散射振幅的因子分解与普遍性。