半舉深度非彈性散射過程中的夸克能量損失效應(yīng)

1、半舉深度非彈性散射過程中的夸克能量損失效應(yīng)宋麗華 段春貴 1 引言 核環(huán)境中的強子化 由夸克能量損失效應(yīng)所引起的碎裂函數(shù)的核修正 結(jié)果與討論2 實驗探測： 1. 1983年實驗組在DIS過程中發(fā)現(xiàn)EMC效應(yīng)，表明原 子核中部分子分布函數(shù)被核環(huán)境修正了。 2. 1991年EMC實驗組在SIDIS實驗中發(fā)現(xiàn) Cu核與D 核以及Sn核與D核的末態(tài)多重數(shù)比壓低的現(xiàn)象，表 明夸克的碎裂函數(shù)也被核環(huán)境修正了。 3. 2007年HERMES實驗組對多種靶核（D, N, Ne, Kr)在SIDIS過程中產(chǎn)生的多種強子 （ ） 進(jìn)行觀測，證實了這種多重數(shù)比壓低現(xiàn)象。3理論解釋： 1. 部分子分布函數(shù)的核修正 引

2、起部分子分布函數(shù)核修正的核效應(yīng)除了EMC效應(yīng)外還有核遮蔽，反遮蔽以及費米運動效應(yīng)。目前已經(jīng)有多套原子核中部分子分布函數(shù)（EKS98, EKPS，HKM， HKN04, HKN07，nDS)。 2. 夸克碎裂函數(shù)的核修正 引起碎裂函數(shù)核修正的主要核效應(yīng)有夸克的能量損失以及核吸收。 4hqg SIDIS過程當(dāng)強子在原子核外形成時能量損失起主導(dǎo)作用，當(dāng)強子在核內(nèi)形成時核吸收起主導(dǎo)作用。5 3. 碎裂函數(shù)的核修正 分別以這兩種效應(yīng)為基礎(chǔ)建立了多種修正碎裂函數(shù)的模型：重新標(biāo)度模型，韌致輻射模型，碎裂函數(shù)修正模型等。在這些模型中都存在著自由參數(shù)，在以往的研究中確定它們的值時都沒有考慮按照強子是否在核外形成

3、的標(biāo)準(zhǔn)來選擇合適的SIDIS實驗數(shù)據(jù)，從相應(yīng)的數(shù)據(jù)中去抽取參數(shù)的值。這樣造成不能很好的區(qū)分核吸收以及能量損失對多重數(shù)比壓低現(xiàn)象的影響形式。 在下面的分析中我們將僅用能量損失效應(yīng)修正碎裂函數(shù)，為排除核吸收的影響在確定能量損失值時僅選擇強子在核外形成的實驗數(shù)據(jù)。6 核環(huán)境中的強子化 在SIDIS過程中，靶核(A)與氘(D)多重數(shù)之比為：其中 為虛光子的能量，z為形成的末態(tài)強子所攜帶的夸克的能量分?jǐn)?shù)即 。根據(jù)領(lǐng)頭階的pQCD理論,多重數(shù) 可以用部分子分布函數(shù) 和碎裂函數(shù) 來描述。7由夸克能量損失效應(yīng)所引起的碎裂函數(shù)的 核修正 1. 用 表示夸克的能量損失值，則在夸克碎裂時實際所 攜帶的能量為 ， 這

4、就造成了生成強子所攜帶的能 量分?jǐn)?shù)z的重新標(biāo)度，即: 這種重新標(biāo)度使自由環(huán)境中的碎裂函數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)楹谁h(huán)境的 碎裂函數(shù)：8hqgSIDIS過程hqg2. 能量損失Drell-Yan 過程Drell-Yan過程實際是SIDIS的鏡像過程9 2. 能量損失 這里我們使用曾經(jīng)處理Drell-Yan過程中兩種典型的能量損失表示形式來分析SIDIS過程中的能量損失： 第一種 ， 第二種 和 為由實驗確定的參數(shù)， 為夸克在碎裂成強子前在原子核中穿行路徑的平均長度，其取值與強子形成時間 以及原子核的大小有關(guān)。如果 ，此時可以認(rèn)為強子化過程在原子核外進(jìn)行， ， 。我們采用了長形成時間的表示形式 ， 。103. 參數(shù)

5、 和 的確定 通過對形成時間與靶核大小的比較，選出EMC和HERMES實驗數(shù)據(jù)中末態(tài)強子在核外形成的數(shù)據(jù)對其進(jìn)行 分析，將 函數(shù)最小化從而得到 和 的值。 （1） 對單組實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析： 通過拉格朗日乘子法確定它們的不確定度：11 （2） 對所選取的各組實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行整體分析：如果 ， ，否則 。對于由 函數(shù)最小化抽取出 和 ，它們的不確定度按下面兩式計算 12結(jié)果與討論 在對多重數(shù)比的計算中我們采用了經(jīng)過上述方法修正后的領(lǐng)頭階Kretzer參數(shù)化的碎裂函數(shù)及HKN07束縛核子的部分子分布函數(shù)。排除核吸收的影響后，從對各組SIDIS實驗數(shù)據(jù)的整體分析中獲取的 和 值( ， ）小于我們用同樣的方

6、法從Drell-Yan實驗數(shù)據(jù)中獲得的 和 值( , ）。 這表明出射夸克的能量損失值小于入射夸克的能量損失值，這點與理論預(yù)計的入射夸克的能量損失應(yīng)是出射夸克能量損失的1/3 不符。 以下兩圖展示了理論結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)的比較情況。13多重數(shù)比隨v的變化，實線代表 ， 虛線代表 14多重數(shù)比隨z的變化，實線代表 ，虛線代表15 從這兩幅圖可以看出在v較大和z較小的區(qū)域我們的結(jié)果都與實驗數(shù)據(jù)能夠較好符合，這表明當(dāng)強子在核外形成時能量損失是導(dǎo)致碎裂函數(shù)核修正的主要核效應(yīng)并且能量損失與 成正比還是與 成正比的差別不大。因此從我們的結(jié)果中不能證實能量損失與原子核A遵從哪種依賴關(guān)系。 從多重數(shù)比隨z分布的圖中我們可以當(dāng) 時，曲線與實驗數(shù)據(jù)的偏差較大。這是因為當(dāng) 時，能量很大的強子在很短的時間產(chǎn)生，這時夸克的能量損失效應(yīng)就不明顯了。16 總結(jié)：當(dāng)強子在核外形成時，夸克的能量損失效應(yīng)是引起碎裂函 數(shù)核修正的主要