[论文解读] Twist-3 in Proton Nucleon Single Spin Asymmetries

O. V. Teryaev|ArXiv.org|Feb 23, 2001

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 7

一句话总结

该论文提出了一种用于质子-核子单自旋不对称性的三阶扭曲夸克-胶子关联的模型，利用求和规则将其与自旋结构函数 $g_2$ 联系起来。结果表明，费米子极点贡献占主导地位，而非胶子极点，从而解释了尽管胶子极点在理论上具有显著地位，但可观测不对称性仍可被测量的原因。

ABSTRACT

These proceedings contain the 'physical' derivation of the Wandzura-Wilczek relations for the spin-dependent structure function g2 (amounting to keeping the intrinsic transverse momentum of quarks, and neglecting the physical transverse components of the gluon fields), recently generalized for the case of non-forward processes (hep-ph/0102209). The simple numerical model for the twist-3 contribution to g2 was also suggested.

研究动机与目标

• 理解量子色动力学中超越Leading-twist效应的单横动量自旋不对称性的起源。
• 解决长期存在的谜题：为何尽管三阶扭曲效应在形式上被抑制，却仍能产生可观测的不对称性。
• 检验胶子极点在三阶扭曲单自旋不对称性中主导于费米子极点的假设。
• 利用求和规则和Regge行为，建立三阶扭曲部分 $g_2$ 结构函数的唯象可行模型。
• 为在高能过程（如双轻子和喷注产生）中检验这些关联提供一个框架。

提出的方法

• 使用三阶扭曲下的QCD因子化，将单自旋不对称性表示为双变量夸克-胶子关联函数 $b_A(x_1,x_2)$ 和 $b_V(x_1,x_2)$。
• 应用由夸克运动方程导出的求和规则，将 $b_A$ 和 $b_V$ 与普通部分子分布 $c_T^A(x)$ 和 $c_L^A(x)$ 关联起来。
• 构建一个包含Regge行为、相空间和Burkhardt-Cottingham求和规则的简单模型，用于描述 $g_2$ 的三阶扭曲部分。
• 使用QCD求和规则对 $g_2$ 的二阶矩进行数值分析，以推断费米子与胶子极点贡献的相对强度。
• 分析双轻子和喷注产生中的不对称性，作为对夸克-胶子关联函数的探测，利用左右不对称性可观测量。
• 利用深度非弹性散射中的 $g_1 + g_2$ 关系，通过 $g_1$ 数据约束模型参数。

实验结果

研究问题

• RQ1 费米子极点与胶子极点对三阶扭曲单自旋不对称性的相对贡献是什么？
• RQ2 能否利用求和规则和唯象约束，一致地建模 $g_2$ 结构函数的三阶扭曲部分？
• RQ3 夸克-胶子关联函数 $b_A$ 和 $b_V$ 如何影响双轻子和喷注产生中的不对称性？
• RQ4 如果胶子极点假说占主导地位，为何微扰计算预测的不对称性很小？
• RQ5 是否可以通过夸克-胶子关联解释π介子产生中的观测不对称性，而无需假设胶子极点占主导？

主要发现

• 该模型预测，三阶扭曲部分 $g_2$ 的二阶矩在 $x \sim 0.1$ 处绝对值较大，质子约为 0.15，中子约为 0.8。
• 求和规则所要求的强烈振荡解释了尽管在 $x \sim 0.1$ 处绝对值较大，但二阶矩仍较小的原因。
• 数值分析支持胶子极点贡献较小，表明其并非单自旋不对称性的主要来源。
• 费米子极点被发现可导致可观测效应，与π介子产生等过程中的观测不对称性一致。
• 该模型解释了π介子不对称性的味依赖性：$A_{\pi^+} \sim \Delta u / u$，$A_{\pi^-} \sim \Delta d / d$，以及 $A_{\pi^0} \sim (\Delta u + \Delta d)/(u + d)$，与实验趋势相符。
• 双轻子和喷注产生中的左右不对称性被识别为探测三阶扭曲效应的清晰探针，因其具有高统计精度且背景较低。