高能反应中张量极化依赖的碎裂函数的研究

Parton distribution function and fragmentation function are the two key quantities in describing hadron production in high energy reactions. The deep studies are not only necessary prerequisite for a precise description of high energy reaction but also an important place to study the properties of QCD and its applications in high energy processes. Compared with hyperons, vector mesons have the advantages of relative higher production rates and little influences from heavier resonance decays. The tensor polarizations of them can also easily be determined by studying the angular distributions of the products of their two body decays. Hence, studying the tensor polarization dependent fragmentation functions of vector mesons becomes an important aspect of the studies on spin dependences of fragmentation functions and properties and applications of QCD. The goal of this project is a systematical investigation of tensor polarization dependent fragmentation functions, including leading and higher twist contributions at leading order pQCD, pQCD evolutions of leading fragmentation functions, different aspects of phenomenological studies.

在高能反应强子产生的描述中，部分子分布函数与碎裂函数是两个非常关键的物理量，对它们的深入研究既是准确描述高能反应过程的必要条件又是发展QCD理论及其应用的重要场所。与超子相比，矢量介子具有产生率相对高和衰变影响很小的优点，且其张量极化可以通过衰变产物的角分布测量，因此矢量介子张量极化依赖的碎裂函数成为碎裂函数自旋依赖以及QCD性质与应用研究的重要方面。本项目将致力于张量极化依赖的碎裂函数的系统研究，主要研究内容包括微扰QCD领头近似下领头与高扭度贡献、领头扭度下碎裂函数的QCD演化以及相关唯象学等。

对张量极化依赖的碎裂函数的研究可以为高能反应强子化机制和强相互作用性质提供重要信息。本项目首先对e+e-→VπX过程开展了系统研究，完成了运动学分析，给出了描述相应的强子张量的全套81个独立的洛伦兹张量的形式，并将微分截面用相应的“结构函数”表示出来；完成了部分子模型pQCD领头级近似下，领头与次领头扭度下完整计算，给出了这些“结构函数”与碎裂函数的关系。这些结果首次将原来对高能反应过程的描述拓展到半单举矢量介子产生过程，发现了强子张量形式的新规律，给出了新结果，为后续实验与唯象学研究奠定了基础。.研究结果还表明，碎裂过程中，SLL依赖的碎裂函数D1LL具有与初态夸克极化无关的性质。项目组利用目前已有的e+e-→VX的实验数据，对D1LL开展了系统的唯象学研究，在领头扭度下，考虑QCD一阶修正，首次给出了D1LL的参数化，求解QCD演化方程，给出其标度依赖，对不同能量下e+e-→VX和pp→VX过程矢量介子spin alignment做出预言，对未来实验研究提供指导作用。.项目执行期间，发表相关论文16篇，在国内外学术会议作学术报告12次，举办学术会议5次，培养研究生博士毕业3名，另外在读博士生3名、硕士生4名；项目组注重成果的科普性介绍，结合项目进展和相关课题的发展，参与在Nuclear Physics News、《中国科学》和《科学通报》发表综述介绍性论文，并在《现代物理知识》发表科普性文章