核子结构与高能pp反应过程中的自旋不对称

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随着人们对核子结构认识的深入,核子海夸克的自旋分布成为当前关注的重要前沿问题。特别是HERMES半单举轻子强子的深度非弹性散射实验给出的海夸克自旋分布与原来人们由单举深度非弹实验提取的结果很不相同,吸引了人们极大的兴趣。本文指出通过对纵向单极化高能pp反应过程中反超子的极化以及双极化过程中奇异粒子的双自旋不对称进行深入研究,可以为核子海夸克的自旋分布提供重要信息;并在因子化定理成立的框架内对RHIC能区这两类自旋不对称进行了系统地研究。首先,我们给出了因子化定理成立时,单极化pp反应中反超子极化的一般计算公式,并系统分析了反超子极化时对各因子的依赖。然后,利用人们常用的蒙特卡罗事例产生器PYTHIA,计算了各种子过程对各种反超子产生的贡献。这些结果可以比较明显地告诉我们,一般情况下,参与硬碰过程的反海夸克碎裂是大横动量反超子产生的重要来源,并且反超子的产生率对核子内不同味道的海夸克分布依赖不同。然后,我们利用不同自旋模型的碎裂函数以及不同的海夸克自旋分布函数参数化做输入,系统地给出了各种反超子极化的数值结果。我们的这些结果清楚的表明:反超子的极化度对于碎裂过程的模型依赖并不强,而是对初态质子的海夸克的极化的部分子分布函数非常敏感。我们发现反超子(?)0,反超子(?)+以及反超子(?)对于质子海夸克中奇异夸克的极化分布非常敏感;反超子(?)-以及反超子(?)+会对轻味夸克的极化分布非常敏感。测量pp反应中的反超子极化提供给我们研究核子海奇异夸克极化分布的一个新的方法。这样,我们期望在RHIC实验中对反超子极化度的进一步测量能给出更多的关于核子中海夸克极化的信息。pp反应中双自旋不对称是极化的部分子分布函数的二次函数关系,一般比单极化的自旋不对称小很多。但由于此时不需测量末态粒子的极化,我们不仅可以研究超子反超子的产生过程,而且可以研究K介子等的产生过程。由于K介子产生率比反超子要高很多,实验统计性比较高,并且此时不涉及极化的碎裂函数,对研究核子内海夸克的自旋分布也比较有利。本文系统的研究了反超子(?),反超子(?)+,反超子(?)-,反超子(?)0,反超子(?)+以及K0S介子的不对称度。通过计算我们发现,类似于反超子的极化度,反超子(?)0、反超子(?)+以及反超子(?)对于质子海夸克中奇异夸克的极化分布非常敏感;反超子(?)-以及反超子(?)+会对轻味夸克的极化分布非常敏感。另外,我们还对RHIC能量下奇异粒子的产生的横向单极化不对称进行了模型计算,输出它们随xF变化的数值结果,可以为将来进行的实验研究提供参考。
摘要第10-12页
英文摘要第12-13页
第1章 引言第15-19页
    1.1 QCD与核子结构第15-17页
    1.2 核子的自旋结构与高能反应过程中的自旋不对称第17页
    1.3 本文的主要内容和结构安排第17-19页
第2章 高能pp碰撞中的反超子极化第19-41页
    2.1 高能pp→(?)X的理论描述框架第19-27页
        2.1.1 因子化定理与pp反应截面的一般公式第20-21页
        2.1.2 部分子分布函数第21-22页
        2.1.3 部分子硬过程的极化转移因子D_L~((?)b→(?)d)(y)第22页
        2.1.4 极化的碎裂函数ΔD_c~(?)(z)第22-26页
        2.1.5 具体的计算方法第26-27页
    2.2 高能pp反应中末态反超子的产额第27-35页
        2.2.1 不同的硬过程的贡献第28页
        2.2.2 不同味道夸克的贡献第28-35页
        2.2.3 胶子的贡献第35页
    2.3 pp→(?)+X中反超子(?)的极化第35-38页
        2.3.1 反超子(?)的极化与Δ(?)第35-37页
        2.3.2 反超子(?)的极化与Δ(?)和Δ(?)第37页
        2.3.3 P_T的分布情况以及500GeV能级的讨论第37-38页
    2.4 讨论与本章小结第38-41页
第3章 高能PP碰撞中的奇异粒子的纵向双自旋不对称第41-58页
    3.1 双自旋不对称的截面公式以及理论描述第42-43页
    3.2 具体的计算方法第43-44页
    3.3 反超子(?),(?),(?)以及K_O~S介子的产额比率第44-45页
    3.4 pp→HX中各反超子(?),(?),(?)以及K_S~O介子的纵向双自旋不对称第45-56页
        3.4.1 反超子(?)的双自旋不对称与Δ(?)第48页
        3.4.2 反超子(?)的双自旋不对称与Δ(?)第48-51页
        3.4.3 反超子(?)的双自旋不对称与轻味海夸克的极化Δ(?)/Δ(?)第51页
        3.4.4 K_S~O介子的双自旋不对称第51页
        3.4.5 双自旋不对称的p_T分布以及500GeV能量下的结果第51-56页
    3.5 讨论与本章小结第56-58页
第4章 高能pp碰撞中强子的横向单自旋不对称第58-77页
    4.1 对pp→HX过程的单自旋不对称的模型计算第58-61页
        4.1.1 BRQM模型对pp→KX过程的单自旋不对称的描述第59-60页
        4.1.2 BRQM模型对pp→AX过程的单自旋不对称的描述第60-61页
    4.2 pp碰撞中强子的产生截面第61-65页
        4.2.1 强子的产生截面的参数化拟合第61-62页
        4.2.2 蒙特卡罗模拟以及模型计算第62-65页
    4.3 p+p→H+X的横向单自旋不对称第65-76页
    4.4 讨论与本章小结第76-77页
第5章 总结和展望第77-79页
附录A 螺旋度振幅和自旋转移因子第79-84页
附录B 部分子硬过程的纵向自旋不对称第84-85页
附录C 超子碎裂过程的自旋转移第85-87页
参考文献第87-93页
致谢第93-94页
发表论文第94-110页
学位论文评阅及答辩情况表第110页
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