Disentangling forward neutron production of soft QCD and Coulomb scatterings using polarized hadron beam

衝突エネルギー200-510 GeV領域での非摂動QCDシミュレーションを作成し、前方中性子および中性パイオンのスピン非対称度を導出した。非摂動QCDはpomeronやreggeonといった仮想粒子の交換によって成り立つ。本年度は、陽子-陽子散乱から生成される前方中性子(pp→nX)のスピン非対称を記述するため、reggeon交換によるinclusive過程モデルを作成した。仮想パイオン交換を主成分とするreggeon交換により前方中性子が生成される。そして生成された前方中性子はビーム陽子との間のpomeron交換により一定の確率で吸収される。パイオン交換と吸収効果によりspin flipとspin non-flip amplitude間に位相シフトが引き起こされ、前方中性子スピン非対称が現れる。本研究では横運動量0-1 GeV/cの範囲で前方中性子スピン非対称を導出し、RHICf実験結果と比較した。さらに、パイオン交換に続く副次的な成分としてρやa2メソンの交換も起こり得る。ρとa2メソン交換がもたらす断面積がパイオン交換と吸収効果によるスピン非対称を低減する可能性を定量的に議論し、最大で40%程度低減される事が分かった。一方で、a1メソン-パイオン交換の干渉効果による位相シフトとスピン非対称については、干渉効果を初めて示した先行研究で導入された近似式が本研究で扱う1 GeV/c付近では成立しない可能性が考えられる。先行研究を発表した著者らと理論計算の詳細に関して議論を進めている段階である。本研究の内容を日本物理学会2023年春季大会で発表した。

衝突エネルギー200-510 GeV領域での非摂動QCDシミュレーションを作成し、前方中性子および中性パイオンのスピン非対称度を導出した。非摂動QCDはpomeronやreggeonといった仮想粒子の交換によって成り立つ。本年度は、陽子-陽子散乱から生成される前方中性子(pp→nX)のスピン非対称を記述するため、reggeon交換によるinclusive過程モデルを作成した。仮想パイオン交換を主成分とするreggeon交換により前方中性子が生成される。そして生成された前方中性子はビーム陽子との間のpomeron交換により一定の確率で吸収される。パイオン交換と吸収効果によりspin flipとspin non-flip amplitude間に位相シフトが引き起こされ、前方中性子スピン非対称が現れる。本研究では横運動量0-1 GeV/cの範囲で前方中性子スピン非対称を導出し、RHICf実験結果と比較した。さらに、パイオン交換に続く副次的な成分としてρやa2メソンの交換も起こり得る。ρとa2メソン交換がもたらす断面積がパイオン交換と吸収効果によるスピン非対称を低減する可能性を定量的に議論し、最大で40%程度低減される事が分かった。一方で、a1メソン-パイオン交換の干渉効果による位相シフトとスピン非対称については、干渉効果を初めて示した先行研究で導入された近似式が本研究で扱う1 GeV/c付近では成立しない可能性が考えられる。先行研究を発表した著者らと理論計算の詳細に関して議論を進めている段階である。本研究の内容を日本物理学会2023年春季大会で発表した。