本文關鍵詞：高能正負電子湮滅過程中碎裂函數(shù)的研究

  更多相關文章： 正負電子湮滅 碎裂函數(shù) 方位角不對稱 自旋不對稱 高扭度

【摘要】：在描述有強子參與高能反應過程時,我們通常需要兩類非常重要的物理量——部分子分布函數(shù)(PDFs)和碎裂函數(shù)(FFs)。部分子分布函數(shù)描述的是“強子中部分子分布情況”；碎裂函數(shù)描述的是“部分子形成噴注中強子分布情況”。對它們的研究不僅是準確描述高能反應過程的必需,而且是探索QCD性質的重要平臺。人們對于分布函數(shù)和碎裂函數(shù)的研究從一維圖像開始,目前都已深入到三維圖像。與一維相比,三維的分布和碎裂函數(shù)包含強子結構和強子化機制更豐富的信息。尤其是橫動量與自旋之間的關聯(lián)會引起非常有意思的物理效應。因此,對橫動量依賴(TMD)部分子分布和碎裂函數(shù)的研究是當前粒子物理前沿領域的一個熱門課題。通常我們需要借助實驗上測量的兩類物理量來探究部分子分布函數(shù)和碎裂函數(shù)的橫動量依賴的性質,尤其是橫動量與自旋關聯(lián)的性質——方位角不對稱和自旋不對稱。一般而言,高扭度項對這兩種不對稱的貢獻是不可忽略的,因此,理論上需要一個完整的方案,能對領頭扭度和高扭度貢獻進行系統(tǒng)的計算。在上個世紀八十年代,R.K. Ellis, W. Furmanski 和 R. Petronzio首次建立共線展開方案去研究一維部分子分布函數(shù)。他們首先將這套方案應用到了單舉輕子深度非彈性散射(DIS)過程,給出系統(tǒng)計算領頭扭度和高扭度貢獻的理論框架。最近,該方案被應用到半單舉DIS過程中,去研究橫動量依賴的部分子分布函數(shù)。他們將該過程的截面和方位角不對稱計算到扭度4層次。碎裂函數(shù)和部分子分布函數(shù)非常類似,我們也可以在共線展開的框架下去研究它們。由于沒有初態(tài)部分子分布函數(shù)的影響,正負電子湮滅過程是最適合研究碎裂函數(shù)的高能反應過程。與在DIS中研究部分子分布函數(shù)的情況類似,一維碎裂函數(shù)可以利用單舉過程中研究,而碎裂函數(shù)橫動量依賴相關物理則需要借助半單舉過程進行研究。在本博士論文工作期間,我們將共線展開方案首次應用到了單舉和半單舉正負電子湮滅過程,從而構建出一個在領頭階微擾QCD (LO pQCD)近似下,系統(tǒng)計算截面領頭扭度和高扭度貢獻的理論框架,并在這個理論框架下,計算了末態(tài)粒子極化和方位角不對稱性,建立起這些實驗可觀測量與碎裂函數(shù)不同分量之間的關系,從而可以通過實驗上對這些物理量的測量來研究相應碎裂函數(shù)。1.我們首先從單舉正負電子湮滅過程入手,研究—維碎裂函數(shù)。通過將共線展開技術應用到該過程,我們構建出了系統(tǒng)計算領頭扭度和高扭度貢獻的方法。在高能區(qū)域,尤其是在Z0 pole上,正負電子通過弱相互作用湮滅占主導地位,而在低能區(qū)域,其通過電磁相互作用湮滅占主導地位。我們分別對這兩種情況做了討論,并給出相應情況下不同自旋強子產生截面和極化度。我們系統(tǒng)的將計算進行到扭度3層次,并給出自旋1/2粒子產生截面扭度4貢獻。通過計算,.我們發(fā)現(xiàn)該了一些非常有意思的特性。比如：I)對于自旋為1/2粒子：在領頭扭度有一個縱向極化。這是一件非常自然的事情。因為通過弱相互作用產生的夸克是高度縱向極化的。該極化可以通過自旋傳遞因子ΔDlL(z)傳遞給末態(tài)強子。有趣的是,在“垂直于輕-子-面”和“平行于輕子面”兩個方向上,末態(tài)強子都有一個扭度3層次上的橫向極化。其中“垂直于輕子面”的橫向極化來自于一個naive-time-reversal-odd碎裂函數(shù)DT(z)。與部分子分布函數(shù)不同,規(guī)范鏈接并不是碎裂函數(shù)T-odd效應的唯一來源。因此,這類T-odd碎裂函數(shù)并沒有被時間反演不變性排除。另外,該碎裂函數(shù)在電磁相互作用過程中也會有貢獻。因此,我們也可以通過在低能正負電子湮滅實驗中研究該T-odd碎裂函數(shù)。另外一個方向上的橫向極化,即平行于輕子面的橫向極化,是宇稱破壞項,在電磁相互作用中會消失。Ⅱ)對于自旋為1粒子：存在領頭扭度的spin alignment(即自旋密度矩陣的00分量ρ00≠1/3),也就是說它們是張量極化的。在一結果與LEP實驗結果一致。我們的計算結果還顯示,該張量極化不依賴于母夸克的極化度。因此,在正負電子通過電磁相互作用湮滅的過程中,我們也可以測量到此spin alignment.2.隨后,我們證明了共線展開可以應用到半單舉正負電子湮滅過程(e+e-→h+q+X,其中,q表示反夸克,對應于實驗上的一個噴注)中,來研究三維碎裂函數(shù)。由此建立起在LOpQCD,系統(tǒng)計算領頭和高扭度貢獻的理論框架。我們利用該理論框架對不同自旋末態(tài)粒子的方位角不對稱和極化計算到扭度3層次。我們發(fā)現(xiàn)：I)即使對于零自旋或非極化強子,也在“垂直于輕子面”和“平行于輕子面”兩個方向有方位角不對稱。該不對稱是扭度3效應。其中,“垂直于輕子面”方向上的方位角不對稱為P-odd效應。當非極化正負電子通過電磁相互作用過程湮滅時,該不對稱會消失。Ⅱ)對于有自旋粒子,我們發(fā)現(xiàn),研究橫向極化及其相關碎裂函數(shù)最適合的方向是垂直于強子產生面的n方向及平行于強子產生面的t方向。這時,對于自旋1/2粒子。各方向的極化度分別對應于一個領頭扭度自旋相關碎裂函數(shù)。即取螺旋度坐標系,縱向方向為強子運動方向,n,t為兩橫向方向。其縱向極化對應于自旋傳遞因子ΔDlL,其n方向的橫向極化對應于Sivers-type碎裂函數(shù),D1/1T,其t方向的橫向極化則對應于ΔD1/1T。其中,ΔDlL,ΔD1/1T在非極化正負電子通過電磁相互作用湮滅過程不會有貢獻。但在扭度3層次,這種簡單對于關系被破壞,每一個方向的極化都有較為復雜的扭度3修正。Ⅲ)對于自旋1粒子,其5個張量極化度,SLL,SnLT,StLT,SnnTT,SntTT,則依次對應于一個領頭扭度張量極化相關碎裂函數(shù),D1LL,D⊥1LT,△D⊥1LT,D⊥1TT,△D⊥1TT。其中,帶△的這些碎裂函數(shù)在非極化正負電子通過電磁相互作用湮滅過程不貢獻。當我們考慮扭度3修正時,這種簡單關系被破壞。每一個方向上的極化度都將包含比較復雜的扭度3修正。這些扭度3修正在低能對撞區(qū)間會有較大貢獻,因此,對極化相關碎裂函數(shù)做global fit時,這些高扭度項是不可忽略的。我們的結果可以作為后續(xù)從實驗數(shù)據中擬合碎裂函數(shù)參數(shù)化形式的基礎。例如,在LEP實驗上,我們通過測量矢量介子(如K#0、ρ和ω等)的spin alignment,抽取出D1LL(z)的參數(shù)化形式。但由于數(shù)據的稀少,目前相關工作還沒有進行。對橫動量依賴碎裂函數(shù)參數(shù)化的工作則還處于起步階段。在這里,作者想額外強調的是,共線展開只適用于輕夸克(u,d,s)。對于重夸克,如何去系統(tǒng)計算其領頭扭度和高扭度貢獻,還需要進一步研究。
【關鍵詞】：正負電子湮滅 碎裂函數(shù) 方位角不對稱 自旋不對稱 高扭度
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O572.322
【目錄】：

• 摘要8-11
• Abstract11-13
• 第一章 引言13-21
• 1.1 強子化與碎裂函數(shù)13-16
• 1.2 算符表達式16-17
• 1.3 規(guī)范鏈接與共線近似17-19
• 1.4 本文的主要內容19-21
• 第二章 運動學分析21-31
• 2.1 強子張量的一般性質22-23
• 2.2 系統(tǒng)構建強子張量的方法23-26
• 2.3 微分截面26-27
• 2.4 小結與討論27-31
• 第三章 單舉正負電子湮滅過程與一維碎裂函數(shù)31-55
• 3.1 單舉過程的共線展開32-38
• 3.1.1 共線展開34-37
• 3.1.2 結果化簡37-38
• 3.2 強子張量與一維碎裂函數(shù)38-42
• 3.2.1 末態(tài)粒子自旋為039
• 3.2.2 末態(tài)粒子自旋為1/239-41
• 3.2.3 末態(tài)粒子自旋為141-42
• 3.3 微分截面與末態(tài)粒子極化42-50
• 3.3.1 末態(tài)粒子自旋為043-44
• 3.3.2 末態(tài)粒子自旋為1/244-47
• 3.3.3 末態(tài)粒子自旋為147-50
• 3.4 扭度4貢獻50-52
• 3.5 小結52-55
• 第四章 半單舉正負電子湮滅過程與三維碎裂函數(shù)55-81
• 4.1 半單舉過程的共線展開56-59
• 4.2 三維關聯(lián)函數(shù)的Lorentz結構59-60
• 4.3 強子張量與三維碎裂函數(shù)60-71
• 4.3.1 末態(tài)粒子自旋為060-63
• 4.3.2 末態(tài)粒子自旋為1/263-66
• 4.3.3 末態(tài)粒子自旋為166-71
• 4.4 微分截面71-73
• 4.4.1 自旋無關部分71-72
• 4.4.2 極化矢量相關部分72
• 4.4.3 極化張量相關部分72-73
• 4.5 方位角不對稱與末態(tài)粒子極化73-78
• 4.5.1 方位角不對稱74
• 4.5.2 自旋1/2粒子的極化度74-76
• 4.5.3 自旋1粒子的極化張量76-78
• 4.6 與實驗比較78
• 4.7 小結78-81
• 第五章 總結與展望81-85
• 附錄85-99
• A 高扭度碎裂函數(shù)間關系87-91
• B 不同自旋粒子極化狀態(tài)描述91-95
• C 不同坐標系之間的變換95-99
• 參考文獻99-107
• 致謝107-109
• List of Publications109-110
• 附件110-176

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1 臺安,薩本豪;e~+e~-湮滅和強子-強子碰撞中奇異壓低行為[J];中國原子能科學研究院年報;1997年00期

2 郭媛媛,曾杰,尹建武;高能強子-強子碰撞中噴注內部動力學起伏的蒙特卡洛研究[J];高能物理與核物理;2001年11期

3 王政之,李春顯;e~+e~-高能多強子湮滅[J];科學通報;1975年08期

4 王政之,李春顯;e~+e~-高能多強子湮滅[J];山東大學學報(自然科學版);1975年02期

5 沈齊興;黃濤;;贗標耦合和強子結構[J];高能物理與核物理;1979年03期

6 朱偉,沈建國;中心區(qū)強子的產生和趙-楊統(tǒng)計[J];科學通報;1981年05期

7 張長春;在強子-強子作用中雙μ產生及其輸運的模擬[J];科學通報;1981年06期

8 趙樹松,彭守禮;短距離量子場中強子動量的亞枚舉分布[J];科學通報;1981年07期

9 和煜東,朱清棋,丁林XO;模擬超高能區(qū)強子—強子相互作用的兩分量模型[J];云南大學學報(自然科學版);1986年02期

10 丁林XO;;高能強子相互作用的碎裂區(qū)行為[J];高能物理與核物理;1990年05期

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1 祝玉燦;吳濟民;;前言[A];Physics of Glueballs and New Hadron States--Proceedings of CCAST (World Laboratory) Workshop[C];1999年

2 ;中國高等科學技術中心 膠球和新強子態(tài)研討會[A];Physics of Glueballs and New Hadron States--Proceedings of CCAST (World Laboratory) Workshop[C];1999年

3 趙恩廣;寧平治;孫寶璽;;奇異強子物質中的重子體積效應[A];第十一屆全國核物理大會論文集[C];2000年

4 王韶舜;吳沖;;強子碰撞多重產生的一些實驗結果[A];High Energy Multi-Particle Production and Heavy Ion Collisions--Proceedings of CCAST (World Laboratory) Workshop[C];2000年

5 沈洪清;楊建軍;;核Drell-Yan過程與EMC效應[A];第八屆全國核物理會議文摘集（上冊）[C];1991年

6 石宗仁;;橫向性和時間反演奇的分布和碎裂函數(shù)[A];Mediate Energy Physics and QCD--Proceedings of CCAST (World Laboratory) Workshop[C];2004年

7 薩本豪;周代梅;董保國;閆玉良;馬海亮;李笑梅;;PACIAE對LHC能量下Pb+Pb碰撞的預言以及與RHIC能量下Au+Au碰撞的比較[A];中國原子能科學研究院年報 2009[C];2010年

8 周書華;;JLab物理研究及JLab-China合作[A];第十四屆全國核物理大會暨第十屆會員代表大會論文集[C];2010年

9 王凡;;蘭州冷卻儲存環(huán)上的強子物理研究[A];Meson Physics on the CSR Lanzhou--Proceeding of CCAST (World Laboratory) Workshop[C];2002年

10 Z．G．Xiao;;強子物理蘭州譜儀(HPLUS)預研[A];第十一屆全國中高能核物理大會暨第六屆全國中高能核物理專題研討會會議手冊[C];2006年

中國重要報紙全文數(shù)據庫 前9條

1 記者 齊芳;奇特強子可能存在[N];光明日報;2013年

2 傅謹;要童心，，不要弱智化[N];人民日報;2013年

3 王玨;其實我們都會飛[N];中國文化報;2013年

4 胡蓓;“網柵”：超速網絡時代來臨[N];第一財經日報;2008年

5 孫凌 張娟;鴨綠江畔留英名[N];吉林日報;2005年

6 記者 韓曉玲 通訊員 黨波濤;華中師大教授許怒參與國際合作[N];湖北日報;2011年

7 王輝 夏藝萌;毒網與天網的較量[N];人民公安報;2005年

8 曹杰 姚強;判決管理者體育局賠償38萬元[N];人民法院報;2012年

9 著名劇作家 中央戲劇學院教授 博士生導師 黃維若;童真童趣的現(xiàn)實主義[N];中國藝術報;2013年

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1 魏樹一;高能正負電子湮滅過程中碎裂函數(shù)的研究[D];山東大學;2015年

2 劉占偉;手征微擾理論在低能強子物理中的應用[D];北京大學;2013年

3 徐蓉;高能強子—強子以及高能核—核碰撞中的強子產生[D];華中師范大學;2013年

4 徐青;奇異強子的唯象研究[D];浙江大學;2012年

5 王瑞芹;高能重離子碰撞中強子產額關聯(lián)的研究[D];山東大學;2014年

6 邵靜;羊八井“芯”探測器實驗和數(shù)10TeV能區(qū)朝前區(qū)強子作用模型的檢驗[D];山東大學;2013年

7 孫志峰;新強子態(tài)的動力學研究[D];蘭州大學;2014年

8 陳剛;高能強子-強子與電子-正電子碰撞中的非線性動力學起伏與噴注的非線性性質的研究[D];華中師范大學;2002年

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10 傅菁華;130GeV金-金核碰撞中K_S～O和∧+？的方位角各向異性和強子-強子碰撞中單事件階乘矩的隨機性行為[D];華中師范大學;2002年

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1 鄧志宣;強子分子態(tài)的介子交換模型研究[D];西南大學;2015年

2 趙洪衛(wèi);相對論重離子碰撞中強子和氘核橢圓流的研究[D];曲阜師范大學;2009年

3 王瑞芹;強子產額及其關聯(lián)的能量依賴[D];曲阜師范大學;2010年

4 杜佳欣;從強子物質到夸克物質相變信號的探究[D];華中師范大學;2009年

5 龔名廣;通過Z'_c的輻射衰變研究強子分子態(tài)[D];廣西師范大學;2014年

6 李地盧;強子物質的輸運系數(shù)研究[D];華中師范大學;2013年

7 蘭小剛;朝前區(qū)強子相互作用及p-air非彈性作用截面研究[D];西南交通大學;2006年

8 葉元滔;奇特類奇異強子分子態(tài)[D];蘭州大學;2013年

9 朱祥榮;ALICE 5.5TeV鉛—鉛碰撞的雙強子關聯(lián)研究[D];華中師范大學;2010年

10 馮又層;強子物質中重子誘導X_（cJ）離解截面的研究[D];華中師范大學;2002年

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