高能強子反應中的超子極化及相關(guān)問題的研究.pdf

1、高能反應實驗中一系列意外自旋效應的發(fā)現(xiàn)使高能極化實驗成為研究強子結(jié)構(gòu)和強相互作用性質(zhì)的重要手段。由于弱衰變的+超子的極化可以比較方便地通過其衰變產(chǎn)物的角分布來確定，對超子極化的研究成為高能極化實驗的一個重要內(nèi)容。最早的高能反應中的意外自旋效應即來自于超子極化實驗，實驗上發(fā)現(xiàn)非極化高能強子一強子、強子一核反應中產(chǎn)生的超子相對于產(chǎn)生面是橫向極化的，理論上卻不能解釋。幾乎與此同時，實驗還發(fā)現(xiàn)在單極化強子一強子反應中產(chǎn)生的末態(tài)強子存在方位角不對

2、稱，被稱作單自旋左右不對稱。實驗發(fā)現(xiàn)的不對稱度可高達40％，但理論上微擾QCD給出的部分子級的結(jié)果為0。這些實驗原理簡單，信號明顯，實驗結(jié)果與實驗前理論預言差別大，成為檢驗QCD，發(fā)展強相互作用理論的重要場所。 文獻[10]注意到，非極化高能強子反應中的超子極化與單自旋左右不對稱這兩類自旋效應在所反映的物理實質(zhì)以及實驗結(jié)果上都有許多相似之處。受此啟發(fā)，文獻[10]提出超子極化與單自旋左右不對稱是相互關(guān)聯(lián)的，二者具有相同的起源，并

3、給出了聯(lián)系這兩類自旋效應的一個具體物理圖象。他們將此物理圖象初步應用到pp→∧X反應中得到了與實驗數(shù)據(jù)符合得很好的理論計算結(jié)果。并且還對其它反應過程進行了定性分析，結(jié)果也與實驗一致。這為研究超子極化的來源提供了一條新途徑。于是在此基礎(chǔ)上將該物理圖象應用到其它反應過程，計算不同入射粒子的反應中末態(tài)各類超子的極化，對它進行進一步檢驗，就成為目前迫切需要研究的內(nèi)容。本文的第一部分內(nèi)容，就是從[10]的圖象出發(fā)，以單自旋左右不對稱的實驗結(jié)果作為

4、輸入，對p+p／A→H+X、K<,一>+p/A→H+X、π<'->一+p／A→H+X和∑<,一>十p／A→H+X等過程中產(chǎn)生的各類超子H(∧、∑<'士>和三<'o，一>)的極化作了系統(tǒng)的計算。給出了超子極化的解析計算公式及最終的數(shù)值結(jié)果，這些結(jié)果與已有實驗一致。并對將來的實驗作出了預言，可以作為進一步檢驗該理論模型的依據(jù)。 計算中，我們發(fā)現(xiàn)，【1o】中物理圖象給出的單自旋左右不對稱A<,N>的計算公式，與90年代FNAL E70

5、4組進行的p<'inC>=200 GeV／c的p(↑)+p→開+X實驗得出的結(jié)果相比較就可完全確定出其中的參數(shù)。然后我們可以比較方便地應用到其它能量，從而對該圖象中單自旋左右不對稱的能量依賴進行研究，由此得到的結(jié)果與最近BNL E925組給出的p<,inc>=22 GeV／c的p(↑)+p→π+X實驗結(jié)果完全一致。我們進一步對極高能量下價夸克與反?？淇私M合達到一定飽和狀態(tài)的情況作了研究，并給出了極高能量下A<,N>的極限結(jié)果。這一結(jié)果可

6、與RHIC上平方根s=200 GeV／c的實驗相比較。我們的預言與RHIC STAR實驗組得到的結(jié)果一致。 計算中還牽涉一個重要的問題就是碎裂過程中的自旋轉(zhuǎn)移問題，它定義為碎裂前夸克的極化轉(zhuǎn)移到末態(tài)強子的幾率。顯然它應由強子化機制和強子自旋結(jié)構(gòu)共同決定，因此對它的研究不僅能為強子化模型提供新的檢驗，也可為強子自旋結(jié)構(gòu)提供重要信息。尤其是目前仍存在兩類不同的強子自旋結(jié)構(gòu)圖象，即SU(6)對稱的結(jié)構(gòu)夸克圖象(簡稱SU(6)圖象)和

7、高能下適用的部分子圖象(簡稱DIS圖象)，何者適合于高能碎裂過程是研究碎裂過程中的自旋轉(zhuǎn)移時急需回答的一個具體問題。碎裂過程中的自旋轉(zhuǎn)移可以通過不同高能反應中末態(tài)超子的極化來進行研究。一個重要的例子是極化的輕子-強子深度非彈性散射過程流碎裂區(qū)內(nèi)的超子極化。在能量足夠高時，流碎裂區(qū)內(nèi)的超子可看成是被擊中的夸克碎裂的結(jié)果，而由于碎裂前夸克的極化可由弱電相互作用的標準模型和核子內(nèi)夸克分布來確定，末態(tài)超子的極化實驗上也能很方便地進行測量，因此研

8、究該區(qū)域內(nèi)的超子極化是檢驗不同自旋轉(zhuǎn)移圖象的理想場所之一。我組原來對輕子誘發(fā)反應過程中的超子極化進行了系統(tǒng)的計算。但與實驗比較時發(fā)現(xiàn)：已有實驗，如CERN NOMAD或DESY HERMES等，能量都比較低，流碎裂區(qū)的超子產(chǎn)生受靶剩余部分碎裂的影響很大，不適于對碎裂過程中的不同自旋轉(zhuǎn)移圖象進行檢驗。我們注意到此時看反超子的極化可以克服這樣的困難，因為流碎裂區(qū)內(nèi)反超子的產(chǎn)生受靶剩余部分碎裂的干擾小，來源相對簡單。因此我們在原來的超子極化計

9、算的基礎(chǔ)上，利用SU(6)和DIS兩種圖象對這些反應過程中反超子的縱向極化進行了研究。我們首先將極化lp深度非彈散射過程中超子極化的計算公式系統(tǒng)地推廣到反超子的情形，給出了反超子極化的解析計算公式。然后對不同能量下的各種反超子H(Λ、Σ<'±>和Ξ<'0,+>)的極化作了系統(tǒng)計算，并與已有的COMPASS的實驗結(jié)果進行了比較，我們的計算表明，COMPASS或更高能量下，在核子?？淇朔植?、碎裂函數(shù)具有電荷共軛對稱的前提下，流碎裂區(qū)中P<,