核子构造WGレポート-Indico.PPT

2011年7月29日（金） 核子構造ＷＧレポート 「日本の核物理の将来」タウンミーティング 2011年7月29日（金）＠RCNP 後藤雄二（理研） 目次 序章 何を知りたいのか 現在の目標、研究の対象 現在何を研究しているか 将来の目標 将来何を研究したいか 実験計画 まとめ 何を知りたいのか 何を目標、対象としているのか、そしてその意義 核子（およびハドロン、原子核）の構造は、要素還元論的にはある程度理解されているが、実際はより複雑な構造を持っており、その理解なくしては説明できない多くの現象を知っている 横偏極現象、small-x/large-xでの振舞い、QGP 高エネルギー素粒子実験に対するinputとしても必要 どこまで第一原理であるQCDに基づき理解できるか より高い予言能力を持ちたい パートン描像を超えたハドロン構造 カイラル対称性、閉じ込めのメカニズム 歴史 電子ビーム散乱実験 Mott散乱 電子のスピン1/2、標的の反跳 電子-陽子の弾性散乱 SLACの電子ビーム（1950-60年代） Rosenbluthの公式 GE：電気形状因子 GM：磁気形状因子 形状因子の測定 陽子の大きさの測定：0.8 fm 歴史 深非弾性散乱実験（DIS） MIT-SLAC実験（1969, Friedman, Kendall, Taylor） Q2が大きくなっても、散乱断面積は下がらない 大角度散乱 陽子の中の点状の構成要素（パートン） Bjorkenのスケーリング則 F2、F1はQ2によらず、xのみの関数である DISは陽子中の点状の構成要素（パートン）との弾性散乱の重ね合わせ 互いに相互作用していないパートンからのincoherentな散乱 歴史 クォーク?パートン模型（QPM） Bjorkenのスケーリング則 Dirac散乱：標的が?のようなスピン1/2の標的 Callan-Grossの関係式 パートンは?のようにスピン1/2 パートン分布関数（PDF） q(x)：クォークqのパートン分布関数 歴史 量子色力学（QCD） 非可換ゲージ理論の漸近的自由性（1972） グルーオン：クォーク間の力を媒介するゲージ粒子 スケーリング則の破れ 弱いQ2依存性 高エネルギー（短距離）でのクォーク?グルーオンの相互作用 因子化とパートン分布関数 現在何を研究しているか 1970年代、1980年代 基礎が築かれた 1990年代、2000年代 築かれた基礎に対するプロダクションの時代？ 2010年代以降 新たなパラダイムの模索？ 現在何を研究しているか パートン分布関数（PDF）の精密化とスピンパズルの解明 Collinear因子化に基づく描像 横偏極現象 Transverse-momentum dependent (TMD)因子化 TMD分布関数と破砕関数 三次元的描像 一般化されたパートン分布（GPD） PDFの精密化とスピンパズルの解明 スピンパズル 核子のスピンを担っているものは何か？ クォークスピンの寄与 偏極DIS実験 約30%の寄与 グルーオンスピンの寄与 偏極semi-inclusive DIS実験、偏極核子衝突実験により、大きな制限がかけられてきている 軌道角運動量の寄与 スピン和則による軌道角運動量の決定 PDFの精密化とスピンパズルの解明 反クォーク分布、フレーバー依存性の測定 Drell-Yan反応 weak boson生成 小さいx領域の構造関数 大きいx領域の構造関数 横偏極現象の解明 SSA (single-spin asymmetry)測定、角分布測定 パートン間の独立（incoherent）な散乱では、大きなSSAを説明できない QCDによる解明 TMD因子化、TMD分布関数 Transversity分布関数＋Analyzerとしての破砕関数 高次ツイスト効果 パートン間の量子的多体相関 偏極Semi-inclusive DIS過程と偏極Drell-Yan過程の比較解析 final/initial state interactionの役割り 三次元描像 GPD関数 形状因子とPDFを包含した概念 因子化の証明 process independentである QCDで厳密に取り扱うことができる Jiの和則により軌道角運動量に結びつく DVCS/HEMPにより測定される 多次元データが必要 スピン分解 現在何を研究しているか QCD摂動論 高次計算 Log発散の再総和 QCD非摂動論 格子QCD 有効理論、有効模型 AdS/CFTからのアプローチ 将来何を研究したいか TMD分布関数の測定 今後5年から10年の目標（2020年頃まで） GPD関数の測定 今後20年以内の目標（2030年頃まで） TMD分布関数の測定