核子自旋物理 石宗仁 中国原子能科学研究院 2006 10 28 桂林

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

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．

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.

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。

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．

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 。

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.

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)．

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`．

横向单自旋不对称 ppX， ppX， lpX.

坐标系和方位角

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

Twist-two T-even图形 横动量积分。

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．

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？

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)].

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

３测量进展- gp1

测量进展- gd1

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

G G =0.4±0.2 x0.1, G~0.

G Large x,

Ｓivers AIP792p38 Ryckbosch

Collins AIP792p38 Ryckbosch

pphX ppX ppKX

ppX

轨道角动量 DVCS AUT Sin(-s)cos

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.

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.

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

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 ；

运动学的区域 X and Q2

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．

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..

SIDIS SIDIS

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=(↑+-↓+)/ (↑++↓+)。

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

5 未来的加速器和探测器 单举实验，Ee=50-100GeV，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。

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