pQCD框架下γγ→M+M-(M=π,K)散射的twist-3修正

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近年来,关于双光子遍举过程(exclusive processes)的测量已经积累了越来越多的实验数据可供参考分析,这为理论上进一步研究量子色动力学(Quantum Chromodynamics,QCD)框架下双光子硬遍举过程的作用机制提供了较好的实验参照。由于初态光子不参与强相互作用,双光子遍举过程对理论和实验工作者都具有特别的吸引力。大动量转移下的双光子硬遍举过程为检验微扰量子色动力学(perturbative Quantum Chromodynamics,pQCD)理论提供了非常重要的依据。在pQCD框架下,硬遍举过程的散射振幅可以表示成可微扰计算的硬散射振幅TH与介子分布振幅的卷积,其中散射过程的所有非微扰因素均被吸收进入末态介子的分布振幅φ(x。Q)中。虽然在高能区域,这种关于散射振幅的因子化方法已被广泛应用,但在当前实验测量所涉及到的能区1GeV-4GeV,它的适用性依然存在很多争议。实验数据显示,双光子到轻赝标介子(pseudoscalar meson)对的散射截面明显地高于当前理论的预言值。通过分析相关实验数据以及理论研究工作,我们认为,末态介子的twist-3分布振幅对这一散射过程的贡献是不能被忽略的。  本文在pQCD框架下研究了双光子到赝标介子对YY→M+M-(M=π,K)的散射过程。通过考虑末态轻介子twist-3分布振幅的贡献,我们首先计算了YY→π+π-,K+K-的散射截面以及截面的比值σ0(K+K-)/σ0(π+π-),然后给出了微分散射截面关于散射角度的依赖关系。π介子和K介子twist-2和twist-3分布振幅作为主要的非微扰输入参量(primary non-perturbative input variables)参与计算。其中,赝标介子的分布振幅由BHL(Brodsky-Huang-Lepage)框架给出,这一形式通过指数因子的引入从而简单地实现压低散射振幅计算中出现的端点发散问题。  最后,我们的计算结果表明:(1)在对撞光子质心能量W取1GeV-6GeV时,领头阶(leading-twist)分布振幅的贡献与之前的理论预言基本一致,并且都低于实验值一个量级左右;而考虑赝标介子twist-3分布振幅的修正后,散射截面被显著的提高并且达到与实验数据相同的数量级。这一结果体现出双光子到轻赝标介子对的散射过程中末态介子twist-3分布振幅的贡献不但没有被压低(power low),反而成为主导因素。可能的原因是该过程的转移动量并不是足够大(aren’t large enough);(2) K介子与π介子散射截面的比值σ0(K+K-)/σ0(π+π-)接近实验测量给出的结果0.89;(3)角分布σ-10dσ/d|cosθ的分析显示出这一比值独立于末态介子分布振幅的选取,并且在小角度区域与实验数据符合的较好,而在大角度区域考虑twist-3修正的角分布比仅考虑twist-2时有显著增大,但依然低于实验结果。
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