核子自旋物理

1. 核子自旋物理 石宗仁 中国原子能科学研究院 2006 10 28 桂林

2. 报告内容 • １　核子自旋物理的热点 • ２　部分子的分布函数 • ３　测量进展 • ４　实验室及测量方法 • ５　未来的加速器和探测器

3. 1. 核子自旋物理的热点 • 核子自旋的来源．胶子和轨道角动量OAM， flavor分解等， • 横向性的分布函数h1,Chiral odd,相对论效应. • T-Odd的与横动量和自旋相关的分布和碎裂函数． • 一般化的部分子的分布函数GPD．

4. 目的与方法 • 核子是如何由夸克和胶子组成的? • 非微扰QCD. • 硬过程,因子化定理,特别是含横动量的因子化定理. • 极化实验.

5. ２．部分子的分布函数－算符 • 在硬反应(hard reaction)中，夸克场算符为 • O(x)dz-exp(xP+z-)q(-z/2)iW[-z/2,z/2]q(z/2)|z+=0,z=0， • i=+,+5,+j5， • W[-z/2,z/2]=Pexp(-igds zA(sz)), • 光锥条件。

6. 矩阵元 • Fi(x,,t)=dz-/4exp(xP+z-) p’,s’q(z/2)iWq(z/2)p,s， • 按矢量，轴矢量和张量展开， • 系数是非微扰QCD的分布函数．

7. 矩阵元 • 弹散：局部，z=0，p’p，形状因子。 • DIS：非局部，z0，p’=p，PDF。 • DEP：非局部，z0，p’p，GPD 。

8. DIS-部分子的分布函数 • T-even, f1Ｕ, g1Ｌ,h1Ｔ。 • T-even，g1T, h1L, h1T。 • T-odd, f1T, h1U。 • 夸克强子化对应八个碎裂函数.

9. 横动量和自旋相关的T-odd • A*i= -Ai 称T-odd. • Chiral-odd: h1,H1; • Chiral-even: f1,D1T. • h1=hq/p(x,kT)-hq/p(x,kT)．

10. 横向单自旋不对称 • 在DIS中,单光子交换，时间和宇称守恒,SSA=0. • 双光子交换SSA≠0. • 时间反演奇的关联 　SPkk`．

11. 横向单自旋不对称 • ppX， • ppX， • lpX.

12. 坐标系和方位角

13. GPD • +, H (x,,t) ,E (x,,t)； • +5, H (x,,t),E (x,,t)； • +j , HT(x,,t) , ET(x,,t) ,HT(x,,t) ET(x,,t)。chiral-odd

14. Twist-two T-even图形 • 横动量积分。

15. Sivers Function f1T • 1990年D.Sivers 引出的. • sT,kT分别是质子和夸克的横向自旋和动量．

16. Collins Function H1 • Ph pqkT/| pqkT |= Phsinc. • 1993年J.C.Collins 引出的, • sT,kT分别是夸克和强子的横向自旋和动量． • hep-ph/0408124 • 夸克自旋如何转换成角动量？

17. 方位角单自旋不对称 • epex, • A|ST| [sin(+S) e2qh1(x)H1(z)+ sin(-S) e2qf1T(x)D1(z)].

18. h1 • Boer-Mulders,intrinsic handedness. • -N→+-X, • d 1+cos2+sin2 cos +sin2cos2/2, • h1 hN1．

19. ３测量进展- gp1

20. 测量进展- gd1

21.  • 在Q2＝３.0GeV2, • =0.25±0.02, • s+s0.

22. G • G =0.4±0.2 • x0.1, G~0.

23. G Large x,

24. Ｓivers • AIP792p38 • Ryckbosch

25. Collins • AIP792p38 • Ryckbosch

26. pphX • ppX • ppKX

27. ppX

28. 轨道角动量 • DVCS • AUT • Sin(-s)cos

29. 4. 实验室及测量方法 • HERMES, Ee=27.5GeV, SIDIS. eNhx, G,h1,qf1. • COMPASS, E=160GeV,pd-d+x. G, h1,qs1. • JLAB, eNhx, Large x, DVCS. • RHIC,s=200GeV, ppllx, ppx, ppx, ppWx. G,h1,qf1.

30. 实验室 • SLAC, E=5-40GeV, E161, phhX,G; E159, NX,  N; E158, e-e-e-e-, sinw. • IHEP的PROZA, Protvino,70GeV. • GSI-HESR-PAX (Polarized Antiproton eXperiment, pp.

31. 实验室 • MAINZ MAMI, Ee=0.85GeV • BONN ELSA, Ee=3.5GeV • MIT BAST，Ee=1.0GeV • ESRF GRAAL, E=0.5-1.5GeV • SPRING-8, E=1.5-3.5GeV • BNL LEGS, E=0.2-0.47GeV

32. 空间分辨率 • 探针的波长同探测区域的关系1.5/Q, Q决定了探测的空间分辨率，及分布函数的Q２相关性 and its evolution with Q２ ；

33. 运动学的区域 • X and Q2

34. 各种反应和观测量 • lh→l’h,弹弹性散射，类空的形状因子． • lh→l’X, DIS, 夸克分布函数． • lh→l’hX, SIDIS, 　夸克分布和碎裂函数． • e+e-→hh,类时形状因子，碎裂函数． • e+e-→hX,　　　　 碎裂函数， • h1h2→+-X, DY,夸克分布函数．

35. 基本的相互作用 • DIS,SIDIS, *q→q, • DY, qq*, • e+e-, *qq, • QCD Compton, gqq, • -gluon fusion, g*qq, • qq qq et al..

36. SIDIS • SIDIS

37. 极化实验 • 束，靶的极化和出射粒子的极化测量能构成单，双和叁重等的极化实验。气体，固体极化靶。自旋观测量： • 单极化不对称， AN=(↑-↓)/ (↑+↓)， • 双极化不对称， ANN=(↑+-↓+)/ (↑++↓+)。

38. RHIC and neutrino factory • G, • a0 and a8, • Light quark flavor. • s ands.

39. 5 未来的加速器和探测器 • 单举实验，Ee=50-100GeV，1035cm-2s-1； • 遍举实验，Ee=25-50GeV，占空因子≥10%，照度≥1035cm-2s-1； • 高计数率和高质量分辨的大接收度（4）谱仪和电子学。

40. 未来的加速器 • eRHIC,Ee=10GeV,Ep=250GeV,small-x； • 12GeV-CEBAF,GPD; • GSI-HESR-PAX (Polarized Antiproton eXperiment, ppX，h1; • J-PARC,DY.