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高能反应实验中一系列意外自旋效应的发现使高能极化实验成为研究强子结构和强相互作用性质的重要手段。由于弱衰变的+超子的极化可以比较方便地通过其衰变产物的角分布来确定,对超子极化的研究成为高能极化实验的一个重要内容。最早的高能反应中的意外自旋效应即来自于超子极化实验,实验上发现非极化高能强子一强子、强子一核反应中产生的超子相对于产生面是横向极化的,理论上却不能解释。几乎与此同时,实验还发现在单极化强子一强子反应中产生的末态强子存在方位角不对称,被称作单自旋左右不对称。实验发现的不对称度可高达40%,但理论上微扰QCD给出的部分子级的结果为0。这些实验原理简单,信号明显,实验结果与实验前理论预言差别大,成为检验QCD,发展强相互作用理论的重要场所。
文献[10]注意到,非极化高能强子反应中的超子极化与单自旋左右不对称这两类自旋效应在所反映的物理实质以及实验结果上都有许多相似之处。受此启发,文献[10]提出超子极化与单自旋左右不对称是相互关联的,二者具有相同的起源,并给出了联系这两类自旋效应的一个具体物理图象。他们将此物理图象初步应用到pp→∧X反应中得到了与实验数据符合得很好的理论计算结果。并且还对其它反应过程进行了定性分析,结果也与实验一致。这为研究超子极化的来源提供了一条新途径。于是在此基础上将该物理图象应用到其它反应过程,计算不同入射粒子的反应中末态各类超子的极化,对它进行进一步检验,就成为目前迫切需要研究的内容。本文的第一部分内容,就是从[10]的图象出发,以单自旋左右不对称的实验结果作为输入,对p+p/A→H+X、K<,一>+p/A→H+X、π<->一+p/A→H+X和∑<,一>十p/A→H+X等过程中产生的各类超子H(∧、∑<士>和三)的极化作了系统的计算。给出了超子极化的解析计算公式及最终的数值结果,这些结果与已有实验一致。并对将来的实验作出了预言,可以作为进一步检验该理论模型的依据。
计算中,我们发现,【1o】中物理图象给出的单自旋左右不对称A<,N>的计算公式,与90年代FNAL E704组进行的p=200 GeV/c的p(↑)+p→开+X实验得出的结果相比较就可完全确定出其中的参数。然后我们可以比较方便地应用到其它能量,从而对该图象中单自旋左右不对称的能量依赖进行研究,由此得到的结果与最近BNL E925组给出的p<,inc>=22 GeV/c的p(↑)+p→π+X实验结果完全一致。我们进一步对极高能量下价夸克与反海夸克组合达到一定饱和状态的情况作了研究,并给出了极高能量下A<,N>的极限结果。这一结果可与RHIC上平方根s=200 GeV/c的实验相比较。我们的预言与RHIC STAR实验组得到的结果一致。
计算中还牵涉一个重要的问题就是碎裂过程中的自旋转移问题,它定义为碎裂前夸克的极化转移到末态强子的几率。显然它应由强子化机制和强子自旋结构共同决定,因此对它的研究不仅能为强子化模型提供新的检验,也可为强子自旋结构提供重要信息。尤其是目前仍存在两类不同的强子自旋结构图象,即SU(6)对称的结构夸克图象(简称SU(6)图象)和高能下适用的部分子图象(简称DIS图象),何者适合于高能碎裂过程是研究碎裂过程中的自旋转移时急需回答的一个具体问题。碎裂过程中的自旋转移可以通过不同高能反应中末态超子的极化来进行研究。一个重要的例子是极化的轻子-强子深度非弹性散射过程流碎裂区内的超子极化。在能量足够高时,流碎裂区内的超子可看成是被击中的夸克碎裂的结果,而由于碎裂前夸克的极化可由弱电相互作用的标准模型和核子内夸克分布来确定,末态超子的极化实验上也能很方便地进行测量,因此研究该区域内的超子极化是检验不同自旋转移图象的理想场所之一。我组原来对轻子诱发反应过程中的超子极化进行了系统的计算。但与实验比较时发现:已有实验,如CERN NOMAD或DESY HERMES等,能量都比较低,流碎裂区的超子产生受靶剩余部分碎裂的影响很大,不适于对碎裂过程中的不同自旋转移图象进行检验。我们注意到此时看反超子的极化可以克服这样的困难,因为流碎裂区内反超子的产生受靶剩余部分碎裂的干扰小,来源相对简单。因此我们在原来的超子极化计算的基础上,利用SU(6)和DIS两种图象对这些反应过程中反超子的纵向极化进行了研究。我们首先将极化lp深度非弹散射过程中超子极化的计算公式系统地推广到反超子的情形,给出了反超子极化的解析计算公式。然后对不同能量下的各种反超子H(Λ、Σ<±>和Ξ<0,+>)的极化作了系统计算,并与已有的COMPASS的实验结果进行了比较,我们的计算表明,COMPASS或更高能量下,在核子海夸克分布、碎裂函数具有电荷共轭对称的前提下,流碎裂区中P<,A>与P<,A> 不应该存在很大差别。因此,对二者的精确测量,不仅能为检验碎裂过程自旋转移提供新的依据,而且可为研究核子内海夸克分布、碎裂函数的性质提供新的途径。