Введение к работе
Актуальность темы
В настоящее время основными объектами исследования в глубоко нсунругом рассеянии (ГНР) поляризованных частиц являют-.ся структурные функции (СФ) протона и нейтрона gi"{x,Q2) н ^"(ж, Q2), а также правила сумм, полученные Бьеркеном в 1966 году
/№)-sr(*)]
о '
и Эллнсом, Джаффе в 1974 году [2]:
>(,)^[±1 + 5>^!
(2)
/*Г
3 F/D +1J '
дл и F/D — параметры /3-распада нуклонов и гиперонов.
В 1988г. коллаборацпей ЕМС в CERN были представлены данные по пзмереншо СФ gi(x, Q2) для протонной мпшепп [3], которые противоречили теоретическому предсказанию для правила сумм Эллпса-Диаффе, что привело к ситуации известной как "спиновый кризис". Разрешить это противоречие, а также впервые проверить правило сумм Бьеркена призваны новые эксперименты по измерению поляризационных СФ как протона, так и нейтрона. Последнее может быть достигнуто при рассеянии на поляризованных ядрах. В 1993 году были представлены результаты коллаборацип SMC по ГЫР продольно поляризованных мюонов с энергией Е\ = ЮОГэВ на продольно поляризованном дейтерпрованном бутаполе C4D8OD [4] п эксперимента Е142 па ускорительном комплексе SLAC [5], в котором в качестве ышпепи использовался поляризованный газ 3Не. В настоящее время па ускорителе HERA готовится эксперимент HERMES по рассеянию продольно поляризованных электропоп с Е\ — 35ГэВ па продольно и поперечно поляризованных ядрах Н, 2Н и 3Не, где помимо прецизионных данных по д\${х) планируется получить результаты по дополнительным дейтропным СФ 6і(ж) и А(х) [6].
Однако известно, что наборы экспериментальных данных включают не только измеримую величину (обычно сечение ила г.симметрии на борновском уровне), но также и некоторые фоновые процессы, которые, как правило, обусловлены излучением реальных фотонов, обменом дополнительным виртуальным фотоном, эффектами поляризации вакуума шш электрослабыми эффектами. Поскольку при обработке данных вклады всех этих эффектов должны быть удалены, важной задачей становится аналитическое вычисление радиационной поправки (РП) к ГНР на поляризованных ядрах.
К настоящему времени достаючно надежно вычислены РП к ГНР неполяризованных частиц [7], а также к ГНР поляризованных лепто-нов на поляризованных протонах [8,9]. В рамках стандартной теории имеются точные результаты для электрослабой РП при рассеянии неполяризованных частиц [10]. В случае рассеяния поляризованных частиц для этой поправки существуют лишь приближенные результаты [11], степень применимости которых может быть оценена только в сравнении с результатами для РП, вычисленной точно.
Таким образом, подробное исследование электромагнитных и электрослабых эффектов в ГНР поляризованных лептонов на поляризованных нуклонах и ядрах позволяет минимизировать вклад радиационных поправок в систематическую ошибку.экспериментов, что име.зт важное значение, особенно в условиях роста энергий сталкивающихся частиц.
Целью на'тоящей работы является^
-
Расчет модельно независимой лептонной РП для ГНР поляризованных лептонов па поляризованные нуклонах и ядрах.
-
Исследование результатов для радиационных хвостов в ультр- арелятивистском приближении.
-
Построение. ФОРТРАН-программы для вычисления РП низшего порядка.
4/ Создание продсдуры РП для данных экспериментов SMC, Е142 и HERMES.
5. Точный расчет полной однопетлевой поправки к ГНР продольно поляризованных лептопов и нуклонов в рамках партонлой модели и электрослабой стандартной теории.
Научная новизна работы
состоит в том, что впервые
а получены аналитические выражения для РП в ГНР па продольно и поперечно поляризованной мишени спипа 1;
о приближенные результаты получены при единственном предположении — ультрарелятпвистском;
э .построена ФОРТРАН-программа, предназначенная для проведения процедуры РП для экспериментов по ГНР на поляризованных ядерных мишенях;
в методом Бардина и Шумейко в рамках партонной модели получены точные аналитические и численные результаты для полной однопетлевой электрослабой поправки.
На защиту выносятся:
-
Точные лоренц инвариантные выражения для модельно не-** виснмой однопетлевой лептонпой РП ~ а к сечению ГНГ ;— дольно поляризованных лептонов па продольно- и uonept.-" поляризованных легких ядрах.
-
Результаты расчетов поправки к непрерывному спектру и радиационного хвоста от упругого пика в ультрарелятивпсгском приближении.
-
ФОРТРАН-программа POLRAD длл вычисления РН низшего порядка к ГНР поляризованных лептонов поляризованными ядрами. . . ..
-
Результаты проведенной с помощью программы POLRAD процедуры РП экспериментальных данных в современных поляризационных экспериментах па ускорительных комплексах CERN, HERA и SLAC.
-
Ковариантпые точные и приближенные выражения для злек-трослабого однопетлевого вклада в сечепие ГНР продольно поляризованных лептонов на продольно поляризованных нуклонах в рамках партонной модели.
Практическая ценность работа
Полученные точные и приближенные результаты для лелтонпой РП и в первую очередь созданная па их основе программа POLRAD могут быть применены и/лли уже применяются для проведения процедуры- РП в современных поляризационных экспериментах, проводимых на ускорительных комплексах CERN, HERA п SLAC.
Апробация работы
Результаты исследований докладывались и обсуждались па семинаре Лаборатории высоких энергий В ОИЯИ (Дубна, декабрь 1992г.), на Рабочем совещании коллаборации SMC в CERN (SMC meeting, CERN, March 15-16,1Э93) а также на Рабочем совещании, посвященном проблем.* ли радиационных поправок в ГНР (Zeuthen Workshop on radiative corrections to deep inelastic scattering, Zeuthen, June 22-25,1993).
Структура диссертации
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и спискт. литературы, содержащего 90 наименований. Объем диссерта-
цілі.— 122 страницы машинописного текста, включая 16 рисунков, б таблиц п 10 страниц списка литературы.
Публикации
Опубликовано пять работ в виде статей в физических журналах, две — в качестве препринтов DESY и две как ноты экспериментов SMC п HERMES.
