[论文解读] Update on transversity and Collins functions from SIDIS and e+ e- data

M. Anselmino, M. Boglione+5 more|arXiv (Cornell University)|Dec 23, 2008

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 8

一句话总结

本文利用更新的SIDIS和$e^+e^-$数据，对横分度分布函数和Collins碎片函数进行了全局拟合，显著提升了精度。通过结合新的高统计量HERMES、COMPASS和Belle数据，该分析显著减小了$u$和$d$夸克横分度分布函数的不确定性，并证实了Collins函数的普遍性，从而能够对未来在COMPASS和JLab的实验做出精确预测。

ABSTRACT

We present an update of a previous global analysis of the experimental data on azimuthal asymmetries in semi-inclusive deep inelastic scattering (SIDIS), from the HERMES and COMPASS Collaborations, and in e+ e- -> h1 h2 X processes, from the Belle Collaboration. Compared to the first extraction, a more precise determination of the Collins fragmentation function and the transversity distribution function for u and d quarks is obtained.

研究动机与目标

• 利用更新的实验数据，提高$u$和$d$夸克横分度分布函数的精度。
• 通过SIDIS和$e^+e^-$数据的全局拟合，改进对 favored 和 unfavored Collins碎片函数的提取。
• 利用Belle $e^+e^-$数据，检验Collins函数在不同过程中的普遍性。
• 为未来在COMPASS和JLab的单自旋不对称性实验提供可靠预测。
• 对尚未充分测量的横分度和Collins函数的大$x$行为施加约束。

提出的方法

• 使用HERMES、COMPASS（SIDIS）和Belle（$e^+e^-$）实验的最新高精度数据进行全局拟合。
• 分析采用TMD因子化方法，包含自旋和横动量依赖的分布，以描述SIDIS和$e^+e^-$过程中的方位角不对称性。
• 在拟合中假设并检验了SIDIS与$e^+e^-$过程中Collins函数的普遍性。
• 通过同时拟合所有可用的$A_{UT}^{\sin(\phi_h + \phi_S)}$数据，确定了参数化的9个自由参数。
• 通过使用共同的$β$和$\delta$参数，对横分度和Collins函数的大$x$行为施加约束。
• 在树图级别忽略Sudakov重加总效应，专注于主导阶TMD因子化。

实验结果

研究问题

• RQ1 新的高统计量HERMES、COMPASS和Belle数据在多大程度上提升了横分度和Collins函数提取的精度？
• RQ2 结合SIDIS和$e^+e^-$数据，Collins函数的普遍性在多大程度上得到支持？
• RQ3 当前数据对横分度和Collins函数的大$x$行为施加了何种约束？
• RQ4 所提取的函数在多大程度上能准确预测质子靶SIDIS实验中的单自旋不对称性$A_{UT}^{\sin(\phi_h + \phi_S)}$？
• RQ5 对于JLab和COMPASS未来使用质子靶的测量，可以做出何种预测？

主要发现

• 与先前分析相比，$u$和$d$夸克的横分度分布函数的不确定性显著降低。
• $u$和$d$夸克的横分度分布函数符号相反，且满足$|\Delta_T d(x)| < |\Delta_T u(x)|$。
• 所提取的横分度分布函数与模型预测一致，并低于Soffer不等式上限。
• favored和unfavored的Collins碎片函数被一致确定，证实了其在不同过程中的普遍性。
• 该拟合以高精度描述了所有可用的SIDIS和$e^+e^-$数据，支持TMD因子化框架。
• 针对质子靶的COMPASS实验的预测与初步实验数据高度一致，验证了所提取函数的可靠性。