核子结构与轻子强子深度非弹性散射过程中超子的极化研究.pdf

山东大学
博士学位论文
核子结构与轻子-强子深度非弹性散射过程中超子的极化
姓名:周姗姗
申请学位级别:博士
专业:理论物理
指导教师:梁作堂
20091022
摘要东大学博宦畚量子场论的非微扰求解困难使人们对强子结构及高能强子化机制的认识受到极大的局限,尤其是其中与自旋相关的部分了解甚少;随着近几年实验的发展,一系列求和规则的破坏以及意外自旋效应的出现,使核子结构以及碎裂过程白旋效应的研究成为人们普遍关注的课题。轻子一强子的半单举深度非弹散射过程的超子极化实验是研究以上问题的一个理想场所。因为当能量足够高,四动量转移很大时,因子化定理适用于该高能反应,此时该过程的截面可以分离成两部分:一部分是部分子反应截面,属于硬过程,可以通过电弱相互作用的标准模型严格求解;另一部分是核子内部的部分子分布函数以及部分子的强子化过程截面,属于软过程,不能用微扰理论严格计算,也是我们关注的问题。对于末态超子的极化,实验上可以很方便的利用其弱衰变产物的角分布进行测量,因此对高能反应末态超子极化的研究南住,晌Q芯亢俗结构及强相互作用的重要途径。近几年来对“轻子一强子的半单举深度非弹散射过程中超子及反超子的纵向极化”的研究,理论与实验上相互推动,为强子结构与强子化机制的研究提供了重要信息。位于的笛樽楹虳腍笛樽楣赜谌思ɑ的测鼍结果【,唤鑫<ɑ乃榱烟峁┝艘欢ǖ南拗疲一菇沂境龈媚芰区域内,靶剩余部分碎裂的巨大贡献。最近,的献髯椤分别对该过程流碎裂区虯的极化进行了测量,发现■者之间存在较大差异,与以往理论计算结果很不一致,似乎显示着核子中海夸克与其反夸克之间有较大差别,也引起了人们的关注。由于决定超子极化度的因素涉及到核子结构及强子化机制等,所以末态产生的超子与反超子的极化差异,即可以被认为是奇异海夸克分布不对称【男藕牛部梢匀衔J强淇擞敕纯淇怂榱压痰募ɑ移不对称的信号。另外,价夸克的存在以及其它因素也可能导致超子与其反超子极化度的不对称。因此对该过程末态极化的细致研究,将为我们研究极化的碎裂函数以及核子海的结构提供有利信息。本文的工作【】就是在以上工作的基础上展开,对该过程中超子与反超子
射【恳约凹ɑ募捶从Υ笱羰吕薪醒芯浚壳霸谡庑┕讨卸加幸ù笱Р┦宦畚的极化进行了系统研究,在冈子化定理的框架下,给出超子极化的计算公式,清楚的显示出决定超子极化的三部分:碎裂夸克的极化度、不同味道的夸克对末态产生的贡献以及夸克碎裂过程的极化转移。然后系统分析了不同情况下决定末态超子极化特别是引起超子与反超子极化差别的关键冈素。借助于对非极化过程描述较好的蒙特卡罗事例产牛器对夸克碎裂过程极化转移进行了模型计算,并对极化碎裂函数的对称性等性质进行了细致的讨论。对极化的碎裂函数,实验上可以在讳蚊稹、极化的轻子深度非弹散些测量,但是实验数据还不十分丰实,精度也有待提高,还不能较好的利用这些数据来对极化的碎裂函数进行参数化,因此模型计算是目前十分方便的手段。我们详细的分析了极化碎裂函数的各种来源,利用模型将它们与非极化情形下的物理芾联系起来,借助于蒙特卡罗事例产生器给出了极化碎裂函数的数值计算结果,可以作为不同情况下超子及其反超子极化度计算的基础。⑸涔讨邪酥靥琂/子及其反超子的极化进行了计算,并对影响极化的各个因素产生的效应做了系统分析,将计算结果与已有的笛槭荨进行对照,并对将要进行的笛椤进行了预言,主要工作及结论总结如下:⒍郧嶙蛹ɑ⒅首臃羌ɑ陌氲ゾ偕疃确堑⑸涔棠┨佑敕闯的极化进行了计算,指出对该过程超子与其反超子极化度差异的研究,是获得核子中海夸克与反海夸克不对称信息的有效途径。对于轻子极化、质子非极化的半单举深度非弹散射过程,参加硬散射的碎裂夸克的极化只来源于轻子的极化,它的极化度可以由砺垩细窦扑愕玫剑单光子近似下,得到的结果与夸克味道无关,而且对夸克与其反夸克也是相等的,结合我们对极化碎裂函数的计算结果,可以很容易的计算末态超子及其反超子的极化度。由于碎裂过程的极化转移与夸克味道有较强的依赖,末态超子的极化与不同味道夸克贡献所占的比例有较强依赖,从而也就使超子与反超子极化的测量成为研究夸克与反夸克分布的手段之一。首先,我们使用了奇异海夸克对称的部分子分布函数,对笛槟量下超子及其反超子的极化进行了计算,发现该能量下碎裂产生超子与反超子的夸克携带的质子的动量分数冉洗螅谥首又懈脄噊区域内存在大量价夸克,
由于与饕J芷嬉旌?淇说挠跋欤谏隙ぷ鞯幕∩衔颐羌扑懔嗽ù笱Р┦宦畚这是造成笛槟芰肯鲁佑肫浞闯蛹ɑ炔幌嗟鹊囊桓鲋匾T裕但是由价夸克的影响而造成的階极化度的差异还远小于实验上的测量结果【N颐墙ǜ眉扑阃艼“到更高的笛槟芰俊下,发现在较高的能量下,价夸克对超子与反超子产生的贡献消失,该能量下计算得到的超子与其反超子的极化