28-ott-091 riassunto della lezione precedente qcd = teoria di gauge non abeliana ! antiscreening ;...
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28-Ott-09 1
Riassunto della lezione precedente
• QCD = teoria di gauge non abeliana ! antiscreening ; comportamento asintotico antiintuitivo: alti Q2 ! liberta` asintotica (pQCD) bassi Q2 ! confinamento
• Correzioni perturbative (pQCD) hanno come punto di partenza all’ordine “0” il modello a partoni (QPM), dedotto da risultati di Deep Inelastic Scattering (DIS)
• Linee generali della teoria dello scattering con sonde elettromagnetiche: - sezione d’urto inclusiva - sezione d’urto inclusiva elastica: caso della particella scalare
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28-Ott-09 2
Coulomb scattering elastico da particella puntiforme rinculo
bersagliostruttura bersaglio
Scattering inclusivo elastico su particella scalare libera
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28-Ott-09 3
Breit frame ! fattore di forma
P = - q/2
P’ = + q/2
= 0
R = (2E, 0)q = ( 0, q)
J = (J 0, 0) ! 2E F1(Q 2)
F1(Q 2) ´ F1(|q|2) = s dr (r) e i q ¢ r
distribuzione dicaricamateria…..
fattore di forma dicaricamateria…..
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28-Ott-09 4
Bersaglio = particella di Dirac libera puntiforme
Esempio: e- + - ! e-’ + -
interazione magnetica di spin con *
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28-Ott-09 5
Bersaglio = particella di Dirac libera con struttura
3 vettori indipendenti P , P ’ , (+ invarianza per time-reversal, parita`)
conservazione della corrente q J = 0
eq. di Dirac
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28-Ott-09 6
Decomposizione di Gordon (on-shell)
cioe` R $ 2M – i q
proof flow-chart• da destra, inserire def. di
• usare eq. di Dirac• usare {,} = 2 g
• usare eq. Dirac ! sinistra
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28-Ott-09 7
Bersaglio = particella di Dirac libera e composita
Sezione d’urto
……
struttura interna(difficilmente separabile)
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28-Ott-09 8
Formula di Rosenbluth
Definizione fattori di forma di Sachs
(Yennie, 1957)
N.B.: infatti, in Breit frame + riduzione nonrel. !
distribuzione di carica/magneticadel bersaglio
separazione piu` facile
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28-Ott-09 9
Separazione di Rosenbluth
• larghi e (larghi Q2) ! estrarre GM
• piccoli e (piccoli Q2) ! estrarre GE per differenza• Rosenbluth plot
polarizz. trasversa lineare di *
misure con diverse (E, e) ! plot in a fisso Q2
intercetta a = 0 ! GM
pendenza in ! GE
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28-Ott-09 10
Rosenbluth plot
pQCD scaling
JLAB data (ottenuti con e- scatteringe doppia polarizzazione! piu` precisi) Q2 . 10 (GeV/c)2 ancora regime
non perturbativo
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28-Ott-09 11
Sezione d’urto (an)elastica inclusiva per particella di Dirac composita
Risultato generale :
Procedura : • 2 vettori indipendenti P, q• base tensoriale: b1=g, b2=q q, b3=P P , b4=(P q + P q) , b5=(P q – P q), b6= qP • tensore adronico W = i ci (q2, P ¢ q) bi
• invarianza per parita` e time-reversal, conservazione della corrente q W = W q = 0• sistema lineare con c6 indeterminato (=0), c5=0 , c1 e c3 dipendenti da c2 e c4
• Risultato finale :
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28-Ott-09 12
(continua)
• struttura q P proibita da invarianza per parita`• struttura (P q – P q) proibita da invarianza per time-reversal• strutture (P q + P q), q q trascurabili perche` » me
2 , ma non proibite (violazione della conservazione della corrente)• hermiticity W = (W )* ! c2,4 funzioni reali
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28-Ott-09 13
Riepilogo
Scattering inclusivo su particella di Dirac libera e composita
anelastico
elastico
elastico puntiforme
F1 ! 1F2 ! 0
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28-Ott-09 14
TRF : ! 1 velocemente come Q2
poiche` Q2 = -(q0)2 + q2 = - 2 + q2 dunque |q| ! 1 velocemente come Q2
DIS regime
dipendente dal frame indipendente dal frame
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28-Ott-09 15
Scaling
Osservazione sperimentale dello scaling = segnale che nella cinematica DIS (cioe` Q2, ! 1 , xB fissato) lo scattering si puo` rappresentare come la somma incoerente di scattering elastici da costituenti puntiformi del bersaglio con statistica di Dirac ! origine del concetto di partone
N.B. Analogo dell’esperimento di Rutherford sullo scattering di particelle da atomi
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28-Ott-09 16
W2
1/x
Q2
Aitchison & Hey
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28-Ott-09 17
Nachtmann
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28-Ott-09 18
Bibliografia e un po’ di storia
predizione teorica dello scaling
Bjorken, Proc. of 3rd Int. Symp. on e- and interact., SLAC (’67)
Bjorken, Phys. Rev. 179 (’69) 1547
osservazione sperimentale
(DIS con e- beam di 7-17 GeV e 6o < e < 10o)
Bloom et al., Phys. Rev. Lett. 23 (’69) 930Breidenbach et al., Phys. Rev. Lett. 23 (’69) 935Miller et al., Phys. Rev. D5 (’72) 528
parton model Feynman, Phys. Rev. Lett. 23 (’69) 1415
review Friedmann & Kendall, Ann. Rev. Nucl. Sci. 22 (’72) 203
Nobel laureate
Taylor