高能极化散射中的重夸克产生

We plan to study transversity distribution function through the production of heavy flavor quark(c, or b quark) in the double polarized proton-antiproton scatterings. At present, transversity distribution function has been extracted through two distinct methods in literature: one is based on collinear di-hadron fragmentation function, the other is based on the TMD Collins function. However, the determination of these two functions, espscially for di-hadron fragmentation, is model dependent. On the other hand, the heavy quark production in the double polarized scattering depends on just transversity distribution function itself, which will provide a very strict examination for the extracted transversity distribution function, by comparing with the GSI-FAIR experiment in near future.

我们计划利用质子-反质子双极化散射中重夸克(c, b夸克)的产生来研究transversity分布函数. 目前, 这一函数已经由两种独立的方法得到, 它们分别涉及共线因子化中的双强子碎裂函数和TMD因子化中的Collins函数. 然而这两个函数的确定都有一定的模型依赖性, 尤其对于双强子碎裂函数. 双极化散射中重夸克的产生由于只涉及transversity分布函数, 通过与计划中的GSI-FAIR双极化散射实验的结果相比较, 将提供对transversity分布函数最直接和可靠的检验.

本项目的主要研究对象是高能极化散射里的QCD辐射修正, 尤其是对重夸克产生过程的修正. 围绕这一核心, 本人研究了三个方面的内容, 主要是: 1)双极化强子强子散射过程中重夸克的产生. 在该过程中, 初态两个强子都是横向极化的, 其目的在于从末态重夸克的轴向角分布或不对称性来抽取初态强子的transversity 部分子分布函数. 我们给出了这一过程的单圈QCD修正的解析结果, 并研究了RHIC上的质子质子散射以及将来GSI上的质子反质子散射中$\cos{2\phi}$不对称性. RHIC上的不对称性在0.0001的量级, 而GSI上的不对称性在0.1的量级. 对于重夸克产生过程, QCD修正很大,有必要把单圈修正包括进去作一个合理估计.我们的结果表明在RHIC上抽取出transversity 分布函数是不可能的, 只能从将来的GSI或其他质子-反质子对撞机实验来抽取; 2)深度非弹和Drell-Yan过程里单自旋不对称性的单圈修正. 在共线因子化框架下, 单自旋不对称性是twist-3阶的效应. 相应的QCD因子化公式的证明及辐射修正至今还没有被系统地研究过. 本人与合作者给出了twist-3阶的具体展开方案, 并给出了深度非弹和Drell-Yan过程里完整的单圈结果, 尤其是第一次给出了transversity分布函数的贡献. 这对以后研究单自旋不对称性的能标依赖性有很大的帮助;3) 深度非弹散射过程中重夸克对的产生, 其目的在于从重夸克的角分布抽取出胶子横动量依赖(TMD)的部分子分布函数. 在单圈及更高阶水平, 正确的TMD因子化公式应包含一个描述软胶子辐射的软因子. 我们给出了这一因子的具体定义及其对角分布的影响.