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14-Dic-12 1
Riassunto della lezione precedente
• e+e− inclusivo : formalismo e interpretazione in QPM scaling della sezione d’urto totale ; rapporto R → test di SUc(3) e SUf(Nf)• e+e− semi-inclusivo : formalismo e interpretazione in QPM distribuzione angolare dell’adrone rivelato da processo elementare funzione di frammentazione incognita da confronto con dati scaling della sez. d’urto e violazioni
• Semi-Inclusive DIS (SIDIS) : formalismo e interpretazione in QPM ipotesi fattorizzazione → universalità delle funzioni partoniche
confronto SIDIS – e+e− semi-inclusivo → info sulle funz. frammentazione
• e+e− semi-inclusivo in due adroni : formalismo e interpretazione in QPM jet ≡ fascio di adroni che portano frazione 0 ≤ z ≤ 1 dell’energia del partone che frammenta sezione d’urto di jet ; distribuzione angolare e asse del jet
• DIS polarizzato : proprietà generali di Sμ e del tensore adronico
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14-Dic-12 2
W = WS + W
A
scalare pseudoscalare
DIS polarizzato: tensore adronico
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14-Dic-12 3
tensore leptonico : L = LS ± L
A
LS W
S →
Ampiezza di scatteringleptone polarizzato con elicità h=±
LA W
A ←
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14-Dic-12 4
coplanar → = 0
Sezione d’urto
= 0 ⇔ S || k = /2 ⇔ S ⊥ k
−
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14-Dic-12 5
perchè 4 funzioni di struttura F1, F2, G1, G2 ?
sezione d’urto totale per assorbimento di * : tot (* N)teorema ottico : tot (* N) Im [ f(∝ e=0) Compton ]
±1 , 0 ±1/2 ±1/2 ±1 , 0
1 +1 +1/2 +3/2 +1 +1/2
2 +1 -1/2 +1/2 +1 -1/2
3 +1 -1/2 +1/2 0 +1/2
4 0 +1/2 +1/2 +1 -1/2
5 0 +1/2 +1/2 0 +1/2
iniziale intermedio finale
legati da time-reversal
→ 4 strutture indipendenti
Sezione d’urto (continua)
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14-Dic-12 6
riarrangiamento delle 4 combinazioni indipendenti
elicità di *
Asimmetrie di elicità
intermedio
asimmetrie per scattering da *
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S || k → = 0
S ⊥ k → = /2
misura sperimentale accede a
polarizz. lineare trasversa di *
Accesso sperimentale alle asimmetrie
inversione
misura di Q2, , R, A||, A⊥ → A1, A2
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14-Dic-12 8
,Q2 → ∞ con xB fisso; se Q2 Jz scala allora
scaling :
(vedi espressioni di A1 e A2)
scaling delle asimmetrie di elicità :
Limite DIS
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14-Dic-12 9
QPM picture
Poi :
• scrivere sez. d’urto elementare per processo • scrivere convoluzione in ipotesi QPM di fattorizzazione → dedurre funzioni di struttura in termini di densità partoniche
oppure
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14-Dic-12 10
Metodo alternativo
* +1 Jz=3/2 T3/2 +1/2 P↑
-1 Jz=1/2 T1/2 +1/2
* ± 1 Jz=1/2 ±1/2 q↑↓
perché Lz = 0 (processo collineare) → conservazione del momento angolare
quindi *↑ q↓ → q↑
*↓ q↑ → q↓
*↑ q↑ *↓ q↓
distribuzione di elicità
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14-Dic-12 11
Distribuzione di polarizzazione trasversa
procedura simile
risulta
relazione di Wandzura−Wilczek
regola di somma Burkhardt−Cottingham
e in generale
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14-Dic-12 12
Distribuzione di polarizzazione trasversa
se pT 0 *↑ q↑ , *↓ q↓ permesse
ad esempio per 1 flavor solo con q↑ in Jz (*q↑ )
pT 0 pT 0
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14-Dic-12 13
In generale g1(xB,Q2) : dipendenza da Q2 (= violazione dello scaling) calcolabile in QCD perturbativainteresse in g1(xB ,Q2) è dovuto al fatto che il suo 1o momento di Mellin fornisce informazioni sull’elicità dei quark ed inoltre è calcolabile su reticolo
1o momento di Mellin di g1
Distribuzione di elicità e misura dello spin
exp. → A|| → A1 (A2~0) → g1 (xB,Q2) → 1(Q2) → qf
1 relazione per f ≥ 3 incognite !
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14-Dic-12 14
in QPM per protone :
3 incognite → info da corrente assiale Aa ~ 5Ta in
decadimenti semi-leptonici (ex. decay) nell’ottetto barionicoRisulta
(continua)
QPM : funz. d’onda del q in P↑ “ispirata” a SUf(3) ⊗ SU(2)
→ 1p = 5/18 ~ 0.28
= 1
regola di somma di Ellis-Jaffe (’73) (hp.= perfetta simmetria SUf (3) + s = 0)
da fit a decadimenti semi-leptonici → F= 0.47 ± 0.004 ; D=0.81± 0.003
correzioni complicate
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14-Dic-12 15
↑p↑ → p at Q2 = 10.7 GeV2
confermato da altri esperimenti: SMC (Cern), E142 e E143 (SLAC)
R = L/T
da sez. d’urto non polarizzata
Esperimento EMC (CERN, ’87)
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14-Dic-12 16
F,D, 1p (Q2) → (Q2) → u, d, s
Q2 = 10.7 GeV2 = 0.13 ± 0.19 u = 0.78 ± 0.10 d = 0.50 ± 0.10 s = -0.20 ± 0.11
polarizzazione negativa del mare
Q2 = 3 GeV2
= 0.27 ± 0.04
Spin crisis
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14-Dic-12 17
(spin crisis continua)
QPM Ellis – Jaffe sum rule exp.
1p ~ 0.28
= 1
SUf (3) + s = 0
1p = 0.17 ± 0.01
= 0.60 ± 0.12
Q2 = 10.7 GeV2
1p = 0.126 ± 0.010 ± 0.015
= 0.13 ± 0.19
Q2 = 3 GeV2
= 0.27 ± 0.04discrepanza > 2
violazione di SUf (3)
estrapolazione g1(x) per x → 0
anomalia assiale → contributo di gluoni
nessuna ipotesi spiega quantitativamente la discrepanza osservata