20世紀(jì)80年代，質(zhì)子自旋危機(jī)發(fā)現(xiàn)夸克自旋在質(zhì)子自旋中貢獻(xiàn)相對(duì)較小。自此，質(zhì)子自旋結(jié)構(gòu)成為粒子物理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。同時(shí)，精確測(cè)量質(zhì)子三維自旋結(jié)構(gòu)成為電子離子對(duì)撞機(jī)等國(guó)際大科學(xué)裝置的主要物理目標(biāo)之一。
近日，中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所研究員孫鵬和趙宇翔團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合北京大學(xué)教授馬伯強(qiáng)和山東大學(xué)教授劉天博，在質(zhì)子自旋結(jié)構(gòu)研究方面取得進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)提取了質(zhì)子中橫動(dòng)量依賴(lài)的部分子螺旋度分布函數(shù)。
研究采用量子色動(dòng)力學(xué)橫動(dòng)量依賴(lài)的因子化理論框架，在次領(lǐng)頭階和次次領(lǐng)頭對(duì)數(shù)，剖析了全球已有的半單舉深度非彈性散射過(guò)程橫動(dòng)量依賴(lài)縱向雙自旋不對(duì)稱(chēng)度的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。研究基于數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)誤差、系統(tǒng)誤差及數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)，上夸克和下夸克的部分子螺旋度分布函數(shù)存在顯著非零信號(hào)，且橫動(dòng)量積分結(jié)果與共線螺旋度分布相符合，而海夸克和膠子的分布存在較大不確定性。
研究發(fā)現(xiàn)，在價(jià)夸克主導(dǎo)的中等縱向動(dòng)量分?jǐn)?shù)x區(qū)域，夸克極化度隨橫動(dòng)量增加而下降。這驗(yàn)證了相對(duì)論運(yùn)動(dòng)學(xué)效應(yīng)即Melosh-Wigner轉(zhuǎn)動(dòng)是質(zhì)子自旋“丟失”的主要物理機(jī)制。同時(shí)，研究在?？淇酥鲗?dǎo)的較小x區(qū)域發(fā)現(xiàn)，夸克極化度隨橫動(dòng)量變化呈現(xiàn)出相反變化趨勢(shì)，提示質(zhì)子自旋結(jié)構(gòu)在該區(qū)域存在復(fù)雜的強(qiáng)相互作用動(dòng)力學(xué)效應(yīng)?；诖?，中國(guó)極化電子離子對(duì)撞機(jī)有望在?？淇藚^(qū)域提高質(zhì)子三維自旋結(jié)構(gòu)的測(cè)量精度。
上述成果有助于科研人員探討質(zhì)子三維自旋結(jié)構(gòu)，并為下一代高精度實(shí)驗(yàn)測(cè)量提供理論支撐。
相關(guān)研究成果以First Extraction of Transverse-Momentum Dependent Helicity Distributions為題，發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical Review Letters）上。
論文鏈接
三維螺旋度分布在不同縱動(dòng)量分?jǐn)?shù)下隨橫動(dòng)量的分布，依次為上夸克螺旋度分布、下夸克的螺旋度分布、三種海夸克的螺旋度分布、膠子的螺旋度分布
質(zhì)子中夸克極化度在不同縱動(dòng)量分?jǐn)?shù)下隨橫動(dòng)量變化示意圖
本文鏈接：質(zhì)子內(nèi)部橫動(dòng)量依賴(lài)的螺旋度分布被揭示http://www.sq15.cn/show-12-970-0.html
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