半舉深度非彈性散射過(guò)程中的夸克能量損失效應(yīng)

1、半舉深度非彈性散射過(guò)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(qiáng)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(shí)驗(yàn)探測(cè)： 1. 1983年實(shí)驗(yàn)組在DIS過(guò)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(shí)驗(yàn)組在SIDIS實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn) Cu核與D 核以及Sn核與D核的末態(tài)多重?cái)?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(shí)驗(yàn)組對(duì)多種靶核（D, N, Ne, Kr)在SIDIS過(guò)程中產(chǎn)生的多種強(qiáng)子 （ ） 進(jìn)行觀測(cè)，證實(shí)了這種多重?cái)?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(fèi)米運(yùn)動(dòng)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(guò)程當(dāng)強(qiáng)子在原子核外形成時(shí)能量損失起主導(dǎo)作用，當(dāng)強(qiáng)子在核內(nèi)形成時(shí)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(shí)都沒(méi)有考慮按照強(qiáng)子是否在核外形成

3、的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇合適的SIDIS實(shí)驗(yàn)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(duì)多重?cái)?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(shí)僅選擇強(qiáng)子在核外形成的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。6 核環(huán)境中的強(qiáng)子化 在SIDIS過(guò)程中，靶核(A)與氘(D)多重?cái)?shù)之比為：其中 為虛光子的能量，z為形成的末態(tài)強(qiáng)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?cái)?shù) 可以用部分子分布函數(shù) 和碎裂函數(shù) 來(lái)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(shí)實(shí)際所 攜帶的能量為 ， 這

4、就造成了生成強(qiáng)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(guò)程hqg2. 能量損失Drell-Yan 過(guò)程Drell-Yan過(guò)程實(shí)際是SIDIS的鏡像過(guò)程9 2. 能量損失 這里我們使用曾經(jīng)處理Drell-Yan過(guò)程中兩種典型的能量損失表示形式來(lái)分析SIDIS過(guò)程中的能量損失： 第一種 ， 第二種 和 為由實(shí)驗(yàn)確定的參數(shù)， 為夸克在碎裂成強(qiáng)子前在原子核中穿行路徑的平均長(zhǎng)度，其取值與強(qiáng)子形成時(shí)間 以及原子核的大小有關(guān)。如果 ，此時(shí)可以認(rèn)為強(qiáng)子化過(guò)程在原子核外進(jìn)行， ， 。我們采用了長(zhǎng)形成時(shí)間的表示形式 ， 。103. 參數(shù)

5、 和 的確定 通過(guò)對(duì)形成時(shí)間與靶核大小的比較，選出EMC和HERMES實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中末態(tài)強(qiáng)子在核外形成的數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行 分析，將 函數(shù)最小化從而得到 和 的值。 （1） 對(duì)單組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析： 通過(guò)拉格朗日乘子法確定它們的不確定度：11 （2） 對(duì)所選取的各組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整體分析：如果 ， ，否則 。對(duì)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(jì)算 12結(jié)果與討論 在對(duì)多重?cái)?shù)比的計(jì)算中我們采用了經(jīng)過(guò)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(duì)各組SIDIS實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)與理論預(yù)計(jì)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較情況。13多重?cái)?shù)比隨v的變化，實(shí)線代表 ， 虛線代表 14多重?cái)?shù)比隨z的變化，實(shí)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠較好符合，這表明當(dāng)強(qiáng)子在核外形成時(shí)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(shí)能量損失與原子核A遵從哪種依賴關(guān)系。 從多重?cái)?shù)比隨z分布的圖中我們可以當(dāng) 時(shí)，曲線與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的偏差較大。這是因?yàn)楫?dāng) 時(shí)，能量很大的強(qiáng)子在很短的時(shí)間產(chǎn)生，這時(shí)夸克的能量損失效應(yīng)就不明顯了。16 總結(jié)：當(dāng)強(qiáng)子在核外形成時(shí)，夸克的能量損失效應(yīng)是引起碎裂函 數(shù)核修正的主要