[论文解读] The AdS Graviton/Pomeron Description of Deep Inelastic Scattering at Small x

Richard C. Brower, Marko Djurić+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 28, 2011

Black Holes and Theoretical Physics被引用 3

一句话总结

该论文利用AdS/CFT对应关系，提出了小x区域深度非弹性散射的全息描述，其中Pomeron被识别为AdS₅中的Reggeized引力子。通过引入硬墙模型实现禁闭效应，并采用eikonalized AdS₃表示，该模型对HERA DIS数据实现了精确拟合，最佳拟合Pomeron intercept为j₀ ≈ 1.22，χ² = 1.04，表明在广泛的Q²范围内与实验数据高度一致。

ABSTRACT

In the holographic or AdS/CFT dual to QCD, the Pomeron is identified with a Reggeized Graviton in $AdS_5$. We emphasize the importance of confinement, which in this context corresponds to a deformation of $AdS_5$ geometry in the IR. The holographic Pomeron provides a very good fit to the combined data from HERA for Deep Inelastic Scattering at small $x$, lending new confidence to this AdS dual approach to high energy diffractive scattering.

研究动机与目标

• 利用AdS/CFT对应关系，统一描述量子色动力学中高能下的软散射与硬散射过程。
• 通过AdS₅几何的硬墙形变，将禁闭效应引入全息Pomeron模型。
• 通过AdS₃中的扩散机制，解释HERA数据中观测到的有效Pomeron intercept的Q²依赖性。
• 检验强耦合BPST引力子/Pomeron作为高能弹性散射过程现象学模型的可行性。
• 为利用相同AdS框架预测大型强子对撞机（LHC）上的双弹性Higgs产生过程奠定基础。

提出的方法

• 将Pomeron建模为AdS₅空间中的Reggeized引力子，其裸截距j₀ = 1.22由BPST模型导出。
• 利用全息光学定理，将深度非弹性散射截面与影响参数空间（b⊥, z）中Pomeron交换振幅关联起来。
• 通过在z = z_cut处引入硬墙截断来实现禁闭，修改波函数，并在eikonal近似中引入禁闭图像。
• 在横向AdS₃空间中应用eikonal表示，其中Pomeron核满足包含洛伦兹提升生成元的Schrödinger型方程。
• 通过波函数的δ函数近似推导结构函数F₂(x, Q²)，在log z中呈现扩散形式。
• 将所得表达式与H1和ZEUS的HERA数据进行拟合，比较共形模型、硬墙模型及eikonalized硬墙模型。

实验结果

研究问题

• RQ1 AdS/CFT对应关系能否为高能下量子色动力学中的软散射与硬散射提供统一描述？
• RQ2 通过硬墙模型引入禁闭效应后，对小x区域深度非弹性散射中有效Pomeron截距的描述有何影响？
• RQ3 AdS₃空间中的扩散机制在多大程度上可解释有效Pomeron截距的Q²依赖性？
• RQ4 具有强耦合引力子描述的全息Pomeron模型是否比微扰QCD方法更好地再现HERA DIS数据？
• RQ5 eikonalized硬墙模型能否在保持良好数据拟合的同时恢复单位性？其对LHC弹性过程的预测能力如何？

主要发现

• 硬墙eikonal模型对HERA DIS数据的拟合效果最佳，其归一化卡方值为χ² = 1.04。
• 有效Pomeron截距表现出与AdS₃ eikonal模型预测一致的Q²依赖性，即在log z中的扩散行为。
• 共形模型在低Q²（< 2–3 GeV²）时无法描述数据，而硬墙模型显著改善了该区域的拟合效果。
• 从共形行为向禁闭行为的转变尺度Q_c²(x)随1/x增大，且发生在饱和效应占主导之前。
• 该模型在高能下表现出渐近增长s^{j₀}，其中j₀ ≈ 1.22，表明在极高能下需通过eikonalization恢复单位性。
• 全息框架成功描述了小x区域胶子动力学的主导作用，支持大N_c近似。