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2019 年度 実施状況報告書

QCD高次ツイスト効果を起源とする謎現象の解明とハドロン構造の新側面の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 19K03843
研究機関新潟大学

研究代表者

小池 裕司  新潟大学, 自然科学系, 教授 (60262458)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードシングルスピン非対称 / ハイペロン偏極 / 摂動QCD / 高エネルギーハドロン反応 / パートン間量子多体相関 / ツイスト3効果 / パートン分布破砕関数
研究実績の概要

高エネルギーハドロン反応において観測されている高次ツイスト効果の代表例であるシングルスピン非対称の解明に向けた研究に取り組んだ。特に,無偏極電子核子,核子核子衝突から包含生成されるハイペロン重粒子の横偏極現象の解明に取り組んだ。この過程の偏極断面積は核子中のパートン分布・相関関数,散乱されたパートン(クォーク・グルーオン)から終状態ハイペロンが生成される過程を記述する破砕関数,並びにパートン間のハード短距離断面積の積(畳み込み積分)として書ける。これまでの研究の中で,グルーオンの3体相関が偏極ハイペロンに破砕する寄与の解析が残された重要課題となっていた。
この寄与の解析のため、まず,ツイスト3グルーオン破砕関数の系統的解析を実行した。それら関数の完全系の分類,QCDの運動方程式やローレンツ不変性に基づく演算子恒等式を完全に取り込んだ厳密な関係式の完全系の導出を,ツイスト3グルーオン分布関数と並行して完成させた。これにより,高エネルギー包含過程のツイスト3観測量を記述する分布・破砕関数のすべてについて模型非依存な厳密な関係式はすべて知られたことになる。この成果は,ツイスト3過程の解析には必ず考慮しなくてはならない重要なものであり,Phys.Rev.Dに論文として発表された。
上述の成果を基に,核子核子衝突における偏極ハイペロン生成過程を記述するツイスト3断面積の解析公式の導出にも取り組んだ。ツイスト3グルーオン破砕関数の間の上記関係式のために,対応する断面積の公式は,座標系非依存な形に表現されることが確かめられた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

ツイスト3グルーオン破砕関数の間に成立する厳密な関係式は,ハイペロン偏極現象の反応断面積を導出する上で鍵となるものであったが,その導出が達成されたことにより,この現象の解明に大きく貢献すると考えられるため。

今後の研究の推進方策

ハイペロン偏極現象を記述するために必要な分布・破砕関数の間の関係が明らかになったため,今後はそれを基に反応断面積を完成させる。核子核子衝突過程についてはほぼ完成しているので,電子核子衝突におけるハイペロン生成過程へと拡張してゆく。これにより,QCDの結合定数について最低次の近似によるシングルスピン非対称の公式はほぼ完成される。更に,RHIC, EIC実験に備え,結合定数について次主要補正を取り込む定式化へと研究を進めていく。

次年度使用額が生じた理由

Covid-19感染の蔓延により出席を予定していた学会や国際会議等への参加が中止となったため。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (2件)

  • [国際共同研究] South China Normal University(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      South China Normal University
  • [国際共同研究] Temple University/Lebanon Valley Colledge(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Temple University/Lebanon Valley Colledge
  • [雑誌論文] Exact Relations for Twist-3 Gluon Distribution and Fragmentation Functions from Operator Identities2020

    • 著者名/発表者名
      Yuji Koike, Kenta Yabe, Shinsuke Yoshida
    • 雑誌名

      Phys. Rev. D

      巻: 101 ページ: 054017(1-17)

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.101.054017

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Twist-3 Gluon Fragmentation Contribution to the Polarized Hyperon Production in Unpolarized Proton-Proton Collision2019

    • 著者名/発表者名
      Kenta Yabe, Yuji Koike, Andreas Metz, Daniel Pitonyak, Shinsuke Yoshida
    • 雑誌名

      JPS Conf. Proc.

      巻: 26 ページ: 021016(1-4)

    • DOI

      10.7566/JPSCP.26.021016

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Twist-3 fragmentation contribution to polarized hyperon production in unpolarized proton-proton collision2019

    • 著者名/発表者名
      Kenta Yabe, Yuji Koike, Andreas Metz, Daniel Pitonyak, Shinsuke Yoshida
    • 雑誌名

      Pos SPIN2018

      巻: 192 ページ: 1,7

    • DOI

      10.22323/1.346.0192

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] ツイスト3グルーオン分布・破砕関数の間の厳密な関係式の完全系2019

    • 著者名/発表者名
      小池裕司,矢部健太,吉田信介
    • 学会等名
      日本物理学会
  • [学会発表] 無偏極核子核子衝突-横偏極ハイペロン生成過程に対するツイスト3グルーオン破砕関数の寄与とそのフレーム独立性2019

    • 著者名/発表者名
      矢部健太, 小池裕司, 吉田信介, D. Pitonyak, A. Metz
    • 学会等名
      日本物理学会

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公開日: 2021-01-27  

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