2016 Fiscal Year Annual Research Report
クォーク・グルーオン多体相関がもたらす新奇現象の解明と構造関数の格子QCD計算
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26287040
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
小池 裕司 新潟大学, 自然科学系, 教授 (60262458)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
江尻 信司 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (10401176)
田中 和廣 順天堂大学, 医学部, 准教授 (70263671)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 原子核理論 / 高エネルギー過程 / 量子色力学 / ダブルスピン非対称 / ハイペロン偏極 / 一般化パートン分布関数 / エクスクルーシヴDrell-Yan過程 / J-PARC |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高エネルギー包含過程におけるツイスト３観測量である，縦偏極核子と横偏極核子の衝突における軽いハドロン生成におけるダブルスピン非対称の研究を行った。コリニアーツイスト３因子化の枠組みで，縦偏極核子中のクォークグルーオン相関関数と横偏極核子中のトランスヴァーシティ分布からの寄与に対し，ＱＣＤの結合定数について主要近似（LO）の断面積を導出した。これにより他の寄与を含めこの過程に対するLOの完全公式が導かれたことになる。
無偏極核子の衝突から生成されるハイペロンの横偏極現象はツイスト３観測量であるが，この現象の解明のため，コリニアーツイスト３因子化の枠組みで研究を行った。特に，生成ハイペロンのツイスト３破砕関数の寄与に対するLO解析公式の導出を行い，ツイスト３クォーク破砕関数およびクォーク・グルーオン相関により引き起こされるツイスト３破砕関数の寄与に対する公式を完成させた。ツイスト３破砕関数の間に成立するQCDの運動方程式による関係式ならびにローレンツ不変性による関係式を考慮し，得られた断面積が，座標系によらないことを示した。
高エネルギー陽子・π中間子衝突でのエクスクルーシヴDrell-Yan過程をQCD因子化で扱い、核子の一般化パートン分布関数（GPD）の最近のフィットを用いて断面積を評価し、将来のJ-PARC実験での測定シグナルをシミュレーションしてGPD決定への実効性を示した。QCD因子化で考慮されないソフトなQCD効果も光円錐QCD和則を用いて計算し、この結果もGPDで表せること、J-PARCでの断面積を約５倍に増大させることを示した。
高エネルギー光子・光子衝突で各光子が前方へのベクトル中間子に遷移する場合に、対応する振幅におけるソフトなQCD効果を光円錐QCD和則で計算し、散乱断面積の定量評価を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
核子核子衝突で生成されるハイペロンの偏極現象の研究では，対応する断面積の解析公式を完成する予定でいたが，2対及び3対のツイスト３・グルーオン破砕関数の間の演算子恒等式に基づく関係式とそれらの断面積への寄与の計算方法の理解に時間を要し，計算が完了していないため。
また，電子核子衝突におけるハドロン生成のSSAに対する次主要補正の計算においては，極の取り扱い方法の理解に時間を要し計算が完成していないために遅延となっている。
高エネルギー陽子・π中間子衝突でのエクスクルーシヴDrell-Yan過程をQCD因子化で扱い、もともとは、主要項であるツイスト2断面積の評価とそれを用いた測定シグナルのシミュレーションを行う一方で、ツイスト3補正項も計算する計画を進めていたところ、この補正項には赤外発散の困難が生じQCD因子化が破綻することがわかった。この困難を回避するため、π中間子に一旦バーチャリティを持ち込んだ仮想的振幅を計算し、分散公式に基づいてπ中間子質量殻上の物理的振幅を決定する“光円錐和則”を用いることを新たに着想し方針転換した。QCD因子化に比べてツイスト展開や摂動展開が変更されるため、ツイスト2断面積の計算からやり直す必要が生じ時間を要して遅延となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に引き続き，核子核子衝突における偏極ハイペロン生成過程の研究を推進し，ハイペロンのツイスト３破砕関数からの寄与について解析公式を完成させる。特にツイスト３グルーオン破砕関数の寄与について公式を導出することにより完全な断面積の表式を得る。
1昨年度から進めている電子・横偏極核子衝突におけるハドロン包含生成過程のシングルスピン非対称（SSA）に対する横偏極核子中のクォーク・グルーオン相関関数の寄与について次主要補正の研究を遂行する。これまでの研究によりソフト発散やコリニアー発散の処理の仕方がわかってきたので，全計算を仕上げる。また、この過程へのツイスト3破砕関数の寄与についても次主要補正の計算に取り組む。
RHICにおけるパイオン生成のSSAについて，QCDの運動方程式や相関関数のローレンツ不変性に基づいたツイスト３破砕関数の間の関係式を考慮した数値解析を実行し，この反応でのSSAの起源を明らかにする。
光円錐QCD和則は、ハドロンの形状因子や二体崩壊など三点関数で記述される過程に適用されてきたが、エクスクルーシヴDrell-Yan過程は四点関数で記述される。対応する四点仮想振幅の摂動展開およびツイスト展開が今後の計算の中心となるが、この計算は、電磁カレントと軸性カレントの積の演算子積展開に帰着することがわかっており、深部非弾性散乱で扱う通常の演算子積展開と同様に計算していくことができるのでこれを推進していく。また、四点関数の場合の光円錐和則を、実光子がグルーオンと散乱してベクトル中間子に遷移する振幅の扱いにも定式化し主要部分の計算を終えているので、これを発展させて光子からベクトル中間子への前方遷移を含む様々な光子散乱過程の観測量の定量評価を推進していく。
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| Causes of Carryover |
海外開催での国際会議に研究代表者が４回と研究協力者である大学院生が２回参加したが，当初の見積もりよりも安価な航空券が入手できたため次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
僅かな残額であるが，次年度予算と合算し物品費および旅費に充当する。特に，研究代表者と研究協力者である大学院生が使用するデスクトップＰＣならびにノートＰＣの購入をする。
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[Presentation] γ→V impact factor in QCD2017
Author(s)
Kazuhiro Tanaka
Organizer
INT Workshop on "Probing QCD in Photon-Nucleus Interactions at RHIC and LHC: the Path to EIC" (INT-17-65W)
Place of Presentation
Institute for Nuclear Theory, Seattle, USA
Year and Date
2017-02-13 – 2017-02-17
Int'l Joint Research
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[Presentation] Exclusive Drell-Yan process2017
Author(s)
Kazuhiro Tanaka
Organizer
Workshop on hadron tomography at J-PARC and KEKB
Place of Presentation
High Energy Accelerator Research Organization (KEK), Tsukuba, Japan
Year and Date
2017-01-06 – 2017-01-06
Int'l Joint Research / Invited
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