بخشی از مقاله
چکیده
یکی از مباحث مهم در فیزیک ذرات، مطالعه ساختار نوکلئون است. از زمانی که بحران اسپین پروتون مطرح شد، تلاشهاي بسیاري براي یافتن توابع ساختار نوکلئون قطبیده و توابع توزیع قطبیده شکل گرفت. در این مقاله به بررسی رفتار تابع ساختار قطبیده g2 میپردازیم. محاسبه g2 توسط بسته نرم افزاري QCD-PEGASUS و مقایسه آن با دادههاي تجربی، اقدامات انجام شده بعدي هستند.
مقدمه
بحران اسپین هنگامی مطرح شد که پس از انجام آزمایشهاي بسیار، سهم کواركها از اسپین نوکلئون حدود%30 اندازهگیري شد، ΔΣ 0.3، این مقدار خیلی کمتر از سهم پیشبینیبرايشده اسپین کواركها در "مدل کوارك- پارتون" بود. پس سهمهاي دیگري به این مقدار افزوده شد که منجر به شکلگیري قانون جمع اسپین شد، Lq و Lg تکانههاي زاویهاي کواركنسبتاوگلئون هستند که سهم مهمی دارند و G سهم اسپینی گلئون است و تقریبا کوچک است. مقدار همه این سهمها در حال بررسیاند. تا کنون کسی موفق به یافتن تجزیهاي دقیق براي اسپین نوکلئون به اجزاي درونش نشده است و این مسئله به صورت معمایی جالب باقی مانده است. تحقیقات انجام شده درباره اسپین نوکلئون باعثو شد مطالعه محاسبه توابع توزیع و ساختار قطبیده تبدیل به مبحث مهمی براي فیزیکدانها شود.
توابع ساختار قطبیده g1 و g2 ابزار مفیدي براي آزمون نتایج QCD و مدلهاي ساختار نوکلئون جمعوقوانین هستند.
بر این اساس، پراکندگیهاي با هدف و پرتابه قطبیده و در انرژي-هاي بالا را مورد مطالعه قرار میدهیم. تفکر غالبی براي توابع ساختار قطبیده به شرح زیر وجود دارد.
هنگامی که هدف و پرتابه در یک جهت قطبیدهاند، قطبیدگی طولی ، g1 غالب است. تابع ساختار g1 در تقریب مرتبه اول به شکل زیر است
شکل : 1 ساختار اسپینی نوکلئون در پراکندگی ناکشسان عمیق - DIS - توسط الکترون قطبیده طولی در سیستم آزمایشگاهی.
تا زمانی که دادههاي تجربی جدید براي توابع ساختار قطبیده وجود دارد، ما انگیزه کافی براي یافتن توابع توزیع و ساختار قطبیده از طریق مدلهاي پدیده شناسی داریم.
قطبش عرضی - Transversity -
قطبش عرضی اولین بار توسط فرایند Drell-Yan مطرح شد.[2] به طور اتفاقی و در سالهاي متفاوتی، توسط افراد مختلف، در تحول LO تابع ساختار g2 محاسبه شد. این مسئله باعث اهمیت یافتن بررسی سهم تکانه عرضی و حالات قطبیدگی عرضی در یافتن ساختار نوکلئون گردید. قطبش عرضی یکی از سه تابع توزیع در مرتبه twist-2 است:
ما نیز از همین تقریب در محاسباتمان استفاده کردهایم، بدین صورت توسط که بسته نرم افزاري پگاسوس ابتدا باید شکل اولیه توابع توزیع در یک تکانه انتقالی مرجع مشخص شود. براي این کار ما از مقدار دهی اولیه مرجع[5] استفاده کرده ایم. مرحله بعدي، محاسبه این توابع در انرژيهاي بالاتر و با استفاده از نتایج معادله DGLAP است. این کار با استفاده از فضاي ممنت، به دلیل سادهتر شدن محاسبات انجام میشود. تابع ساختار g1 نیز در این فضا محاسبه شده و توسط فرایند معکوس ملین آن را به فضاي x بردهایم6]و[1، که راهی دقیق و به دور از محاسبات پیچیده است.
براي محاسبه تابع ساختار g1 از راه حل چندجملهايهاي متعامد ژاکوبی نیز میتوان استفاده کرد که با وجود دقت کمتر نسبت به حل معکوس ملین، راهی مناسب براي مقایسه است و سریع انجام میشود
پس از یافتن g1، تابع ساختار g2 به راحتی توسط رابطه - 7 - بدست میآید.
شکل : 2 بررسی انطباق تابع ساختار قطبیده xg2 بدست آمده از محاسبات وداده-هاي آزمایشگاهی بر حسب .x
بررسی رفتار جزء twist-3 تابع ساختار g2 اثرات g2 ، بدلیل محاسبات پیچیده و محدودیتهاي آزمایشی معمولا بصورت تئوري بررسی میشود، و از عناصر ماتریسی آن با عنوان قطبیدگی رنگ یاد میشود، که میتواند راه مناسبی براي امتحان QCD شبکه در تکانه-هاي انتقالی بزرگ فراهم کند
در تکانههاي انتقالی کوچک، تعبیر فیزیکیاي براي ممنتتابع x2 ساختار g2، دومین ممنت، وجود دارد و آن نسبت دادن دگردیسی عرضی ایجاد شده در کواركها به شکل جزء عرضی "نیروي رنگ- لورنتس" است که بلافاصله پس از جذب فوتون توسط کوارك فعال به توزیع بار وارد میشود.
این تئوري بدین شکل بررسی میشود که ابتدا ارتباط بین دومین ممنت g 2 وهمبستگیهاي کوارك-گلئون آشکار میشود و پس از آن رابطه این همبستگیها با نیروي عرضی اعمال شده روي کواركهاي فعال در پراکندگی ناکشسان عمیق و سپس اندازه و علامت این نیرو بر اساس دادههاي این پراکندگیها، محاسبات شبکه و تصاویر ابتکاري بدست میآیند.
مبحث تئوري دیگري که در مورد g 2 مطرح میشود، پیروي معادلات تحول آن از معادله ساده DGLAP در محدوده شماره رنگ بزرگ است - - ABH که حتی در مورد کواركهاي سنگین نیز این رابطه برقرار است.[10]
نتایج
در محدوده دقت آزمایشگاهی، g2 توسط سهم twist-2،g 2ww ، مطرح میشود که نتایج خوبی با تئوري دارد. داده هاي بادقت بیشتر لازم است تا بتوان در مورد نتایج اثرات مرتبه بالاتر بحث کرد.
در این مقاله از دادههاي آزمایشگاهی گروههاي E143 وبرايSMC g2 استفاده کردیم. همانطور که از شکل 2 قابل مشاهده است، محاسبات ما در توافق خوبی با دادههاي تجربی هستند.
توابع ساختار در تکانههاي انتقالی کوچک، تعابیر فیزیکی خاصی دارند که در مورد g2 در تکانههاي انتقالی بزرگ همبستگیهاي کوارك-گلئون نیز آشکار میشود.
