[论文解读] Twist-three distributions and their appearance in the doubly-polarized Drell-Yan process

R. D. Tangerman, P. J. Mulders|ArXiv.org|Oct 30, 1995

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用 3

一句话总结

本文将扭-三夸克分布函数 $g_2(x)$ 和 $h_2(x)$ 定义为极化强子态之间的矩阵元，通过夸克质量与胶子子算符展开推导出其求和规则。它展示了这些函数在双极化Drell-Yan过程中产生横靶单自旋不对称性 $A_{LT}$ 的作用，为高能强子碰撞中自旋依赖可观测量提供了理论框架。

ABSTRACT

The twist-three distributions $g_2(x)$ and $h_2(x)$ are defined as quark-field matrix elements between polarized hadron states. They can be written in terms of quark-mass and gluonic operators, after which the Burkhardt-Cottingham sum rule for $g_2$ can be derived and a similar sum rule for $h_2$. Their role in the Drell-Yan double-spin asymmetry $A_{LT}$ is explained.

研究动机与目标

• 将扭-三夸克分布函数 $g_2(x)$ 和 $h_2(x)$ 定义为极化强子态之间的矩阵元。
• 利用夸克质量与胶子子算符展开，推导 $g_2(x)$ 的求和规则以及 $h_2(x)$ 的类似求和规则。
• 研究这些扭-三分布函数在Drell-Yan过程中双自旋不对称性 $A_{LT}$ 中的作用。
• 为在HERA等对撞机中观测极化pp与质子-中子碰撞中的自旋依赖效应提供理论基础。

提出的方法

• 将扭-三分布 $g_2(x)$ 和 $h_2(x)$ 定义为夸克场在极化强子态之间的矩阵元。
• 通过夸克质量与胶子子算符表达这些分布，以启用算符乘积展开技术。
• 推导 $g_2(x)$ 的Burkhardt-Cottingham求和规则，并利用相同形式体系建立 $h_2(x)$ 的对应求和规则。
• 分析扭-三分布对Drell-Yan过程中横靶单自旋不对称性 $A_{LT}$ 的贡献。
• 利用该形式体系将质子的自旋结构与高能轻子对产生中的可观测量 $A_{LT}$ 直接关联。
• 将该框架应用于HERA背景，重点关注单极化pp与pn碰撞中的可能测量。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何定义扭-三夸克分布 $g_2(x)$ 和 $h_2(x)$，并将其与夸克和胶子子算符的矩阵元关联？
• RQ2 哪些求和规则控制 $g_2(x)$ 和 $h_2(x)$ 的积分？它们如何从算符乘积展开中产生？
• RQ3 扭-三分布以何种方式贡献于Drell-Yan过程中双自旋不对称性 $A_{LT}$？
• RQ4 这些分布的可观测信号在高能对撞机中的极化强子碰撞中表现为何种特征？
• RQ5 这些分布如何拓展我们对质子自旋结构的理解，超越主导扭-一分布？

主要发现

• 扭-三分布 $g_2(x)$ 满足Burkhardt-Cottingham求和规则，该规则将其在 $x$ 上的积分约束为与核子质量相关的有限值。
• 为扭-三分布 $h_2(x)$ 推导出类似的求和规则，表明其积分受到非平凡约束。
• 扭-三分布对Drell-Yan过程中的双自旋不对称性 $A_{LT}$ 有贡献，为横自旋依赖可观测量提供了机制。
• 该形式体系建立了质子自旋结构与极化pp及pn碰撞中可观测量 $A_{LT}$ 的直接联系。
• 结果为未来在HERA及其他对撞机上测量自旋依赖效应提供了理论基础。
• 该框架使得能够从轻子对产生中的自旋不对称性中提取非微扰夸克-胶子关联。