文献综述(或调研报告):
摘要:随着高能物理的发展,人们通过实验发现核子并不是组成物质的最基本粒子,而是由许多类点粒子(夸克)组成的,于是费曼等人提出了“部分子”的概念,利用“部分子模型”来研究核子的内部性质,许多理论和实验小组开始研究核子部分子分布函数这一描述其性质的基本物理量。而随着pi;介子、K介子等粒子的发现,人们也开始研究介子的部分子分布函数。本文将简要介绍目前常用的部分子分布函数模型和主要实验数据。
关键词:部分子分布函数 pi;介子 K介子 Drell-Yan过程
1.引言
电子束流与质子束流对撞,电子可以通过辐射光子传递能量给质子,当传递能量足够大时,质子将被打碎,产生一大堆介子或其它物质,称为深度非弹性散射。这说明质子并不是点状的基本粒子,其内部还有结构。这就为部分子模型提供了实验基础。后来人们还发展了其他轻子-核子、介子-核子深度非弹性散射实验,尤其是近年来由于实验条件的改善,测量了各类求和规则,对介子和核子内部结构的研究得到了更好的信息。
2.深度非弹性散射和Drell-Yan过程
核子部分子分布函数研宄的各项数据主要来自于高能物理中轻子-核子的深度非弹散射实验,因为轻子是最适合的探针,轻子不参与强相互作用,电磁作用理论已是相当完备,而且轻子没有内部结构。通过这些实验,人们可以得到核子的散射截面或者微分散射截面,从而构建一些模型。基于轻子-核子的深度非弹性散射实验可以非常好的解释各种核子的内部结构。目前常用的核子部分子分布函数的模型有GRV、MRST、CTEQ等,比较常用的有MRST的后续版本MSTW、MSTW2009,CTEQ的常用版本CTEQ12和CTEQ6.1,GRV的GRV98、GJR等。值得一提的是,这几种模型的研究方法类似,部分子分布函数却有显著的差异,尤其是小x、低Q2区域的分布,胶子分布差异尤为明显。这几种模型的差异主要是Q2的演化起点不同,参数的表达形式也不一样,这样的任意性似乎是缺少了某种规范条件。
而随着高能物理研究的深入,研究的反应过程越来越多,其中Drell-Yan过程就是研究较多的一种过程。Drell-Yan过程是能量较高的强子流入射到作为靶的各种原子核上并产生质量较高的成对轻子(通常是mu;子对)的过程。Drell-Yan过程反映了轻子对产生过程同强子相互作用的相关性,是部分子模型在强相互作用上的首次应用。由于没有介子作为深度非弹性散射的实验目标,现在用于提取介子部分子分布函数的实验数据几乎全部来自于Drell-Yan过程和介子束的直接光子产生。Drell-Yan过程不涉及碎裂函数,是提取部分子分布函数的一个主要优势。
3.pi;介子和K介子的部分子分布函数的研究简介
pi;介子及它的一些性质在许多方面有着相当广泛的应用。由于它是伴随核力的粒子,而且在所有介子中是最轻的,如Drell-Yan过程中所介绍的,高能量pi;介子常用作探针以研究原子核的结构和核子之间的相互作用。强子结构可有量子色动力学来解释,在其低能区,出现夸克禁闭以及手征对称性破缺,手征对称性破缺导致了Goldstone玻色子的产生,人们认为pi;介子是手征对称破缺的Goldstone粒子,所以希望通过研究由pi;介子组成的物质从而了解QCD的手征对称性。另外,pi;介子可以衰变为K介子,所以pi;介子的部分子分布函数还可以用来研究K介子的分布函数,GRS模型就体现了这一点。
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