Непертурбативная квантовая хромодинамика и короткие струны в аннигиляции электрон-позитронной пары в адроны

  • Марина Евгеньевна Кожевникова Объединенный институт ядерных исследований, ул. Жолио Кюри, 6, 141980, г. Дубна, Московская область, Россия
  • Армен Гургенович Оганесян Институт теоретической и экспериментальной физики им. А. И. Алиханова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт», ул. Большая Черемушкинская, 25, 117218, г. Москва, Россия
  • Олег Валерьянович Теряев Объединенный институт ядерных исследований, ул. Жолио Кюри, 6, 141980, г. Дубна, Московская область, Россия
DOI: https://doi.org/10.33581/2520-2243-2019-2-4-15

Аннотация

Разработан новый математический метод изучения непертурбативных поправок квантовой хромодинамики для процессов при малых энергиях. Используются обычная и аналитическая теория возмущений. Метод применим для извлечения конденсатов низших размерностей из функции Адлера, построенной на данных по e+e–-аннигиляции в пионные каналы: e+e− → π+π−, e+e− → 2π+2π−, e+e− → π+π−2π0, e+e− → 3π+3π− и e+e− → 2π+2π−2π0. Получены высокоточные фиты данных. Особое внимание уделяется вопросу: существует ли вклад оператора размерности 2? Указанная функция Адлера исследована в зависимости как от Q, так и от параметра M2 преобразования Бореля. Показано, что в рамках предложенного метода коэффициент C2 при операторе размерности 2 отрицателен, его совместимость с нулем зависит от выбора аналитической или обычной теории возмущений, от интервала, на котором рассматривается борелизованная функция Адлера, и от величины Λ. Существование ненулевого оператора размерности 2 может быть объяснено эффектом коротких струн.

Биографии авторов

Марина Евгеньевна Кожевникова, Объединенный институт ядерных исследований, ул. Жолио Кюри, 6, 141980, г. Дубна, Московская область, Россия

младший научный сотрудник нayчнo-экспepиментaльного oтдeла физики стoлкнoвeний тяжелыx иoнов нa кoмплeксe NIСA лаборатории физики высоких энергий им. В. И. Векслера и А. М. Балдина

Армен Гургенович Оганесян, Институт теоретической и экспериментальной физики им. А. И. Алиханова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт», ул. Большая Черемушкинская, 25, 117218, г. Москва, Россия

кандидат физико-математических наук; старший научный сотрудник лаборатории теории сильных взаимодействий

Олег Валерьянович Теряев, Объединенный институт ядерных исследований, ул. Жолио Кюри, 6, 141980, г. Дубна, Московская область, Россия

доктор физико-математических наук; начальник сектора лаборатории теоретической физики им. Н. Н. Боголюбова

Литература

  1. Shifman MA, Vainshtein AI, Zakharov VI. QCD and resonance physics. Theoretical foundations. Nuclear Physics B. 1979;147(5):385‒ 447. DOI: 10.1016/0550-3213(79)90022-1.
  2. Shifman MA, Vainshtein AI, Zakharov VI. QCD and resonance physics. Applications. Nuclear Physics B. 1979;147(5):448 –518. DOI: 10.1016/0550-3213(79)90023-3.
  3. Chetyrkin KG, Narison S, Zakharov VI. Short-distance tachyonic gluon mass and 1/Q 2 corrections Nuclear Physics B. 1999;550(1–2):353–374. DOI: 10.1016/S0550-3213(99)00167-4.
  4. Narison S, Zakharov VI. Duality between QCD perturbative series and power corrections. Physics Letters B. 2009;679(4):355–361. DOI: 10.1016/j.physletb.2009.07.060.
  5. Bodenstein S, Dominguez CA, Eidelman SI, Spiesberger H, Schilcher K. Confronting electron-positron annihilation into hadrons with QCD: an operator product expansion analysis. Journal of High Energy Physics. 2012;2012:39. DOI: 10.1007/JHEP01(2012)039.
  6. Eichten E, Gottfried K, Kinoshita T, Kogut J, Lane KD, Yan T-M. Spectrum of charmed quark-antiquark bound states. Physical Review Letters. 1975;34(6):369. Erratum: [Physical Review Letters. 1276(1976);36]. DOI: 10.1103/PhysRevLett.34.369.
  7. Kataev AL, Parente G, Sidorov AV. Improved fits to the xF 3 CCFR data at the next-to-next-to-leading order and beyond. Physics of Particles and Nuclei. 2007;38(6):827. DOI: 10.1134/S1063779607060068.
  8. Khandramai VL, Pasechnik RS, Shirkov DV, Solovtsova OP, Teryaev OV. Four-loop QCD analysis of the Bjorken sum rule. Physics Letters B. 2012;706(4 –5):340 –344. DOI: 10.1016/j.physletb.2011.11.023.
  9. Spiesberger H. An operator product expansion analysis of e + e – annihilation data. Modern Physics Letters A. 2013;28(25):1360009. DOI: 10.1142/S0217732313600092.
  10. Solovtsova OP. Manifestation of quark-hadron duality in e + e – annihilation into hadrons. Nonlinear phenomena in complex systems. 2014;17(4):445‒ 447.
  11. Shirkov DV, Solovtsov IL. Analytic Model for the QCD Running Coupling with Universal a s 0 ( ) Value. Physical Review Letters. 1997;79:1209. DOI: 10.1103/PhysRevLett.79.1209.
  12. Milton KA, Solovtsov IL. Analytic perturbation theory in QCD and Schwinger’s connection between the b function and the spectral density. Physical Review D. 1997;55:5295. DOI: 10.1103/PhysRevD.55.5295.
  13. Shirkov DV, Solovtsov IL. Ten years of the analytic perturbation theory in QCD. Theoretical and Mathematical Physics. 2007;150(1):152–176. DOI: 10.4213/tmf5971.
  14. Milton KA, Solovtsova OP. Analytic perturbation theory: a new approach to the analytic continuation of the strong coupling constant a S into the timelike region. Physical Review D. 1998;57:5402. DOI: 10.1103/PhysRevD.57.5402.
  15. Pasechnik RS, Shirkov DV, Teryaev OV, Solovtsova OP, Khandramai VL. Nucleon spin structure and perturbative QCD frontier on the move. Physical Review D. 2010;81(1):016010. DOI: 10.1103/PhysRevD.81.016010.
  16. Sidorov AV, Solovtsova OP. The QCD Analysis of xF 3 structure function based on the analytic approach. Nonlinear Phenomena in Complex Systems. 2013;16(4):397– 402.
  17. Sidorov AV, Solovtsova OP. QCD analysis of the F 3 structure function based on inverse Mellin transform in analytic perturbation theory. Physics of Particles and Nuclei Letters. 2017;14(1):1‒ 8. DOI: 10.1134/S154747711701023X.
  18. Barkov LM, Chilingarov AG, Eidelman SI, Khazin BI, Lelchuk MYu, Okhapkin VS, et al. Electromagnetic pion form factor in the timelike region. Nuclear Physics B. 1985;256:365–384. DOI: 10.1016/0550-3213(85)90399-2.
  19. Aubert B, Barate R, Boutigny D, Couderc F, Karyotakis Y, Lees JP, et al. (BABAR Collaboration). Сross sections at center-of-mass energies 0.5 – 4.5 GeV measured with initial-state radiation. Physical Review D. 2005;71:052001. DOI: 10.1103/PhysRevD.71.052001.
  20. Whalley MR. A compilation of data on hadronic total cross sections in e + e − interactions. Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. 2003;29(12A):A1– A133. DOI: 10.1088/0954-3899/29/12A/R01.
  21. Kurdadze LM, Lel’Chuk MYu, Pakhtusova EV, Sidorov VA, Skrinskiǐ AN, Chilingarov AG, et al. Study of the reaction to 1.4 GeV. Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters. 1986;43:643– 645.
  22. Dolinsky SI, Druzhinin VP, Dubrovin MS, Golubev VB, Ivanchenko VN, Pakhtusova EV, et al. Summary of experiments with the neutral detector at the e + e − storage ring VEPP-2M. Physics Reports. 1991;202(3):99 ‒170. DOI: 10.1016/0370-1573(91)90127-8.
  23. Achasov MN, Baru SE, Beloborodov KI, Berdyugin AV, Bozhenok AV, Bogdanchikov AG, et al. e e + − → 4π processes investigation in the energy range 0.98 –1.38 GeV with SND detector. Novosibirsk: Budker Institute of Nuclear Physics of Siberian Branch Russian Academy of Sciences; 2001. Russian.
  24. Bisello B, Busetto G, Castro A, Nigro M, Pescara L, Sartori P, et al. (DM2 Collaboration). DM2 results on e + e – annihilation into multihadrons in the 1350 –2400 MeV energy range. In: Phua KK, Yamaguchi Y, editors. Rochester Conference on High-Energy Physics. 25 th International Conference on High-Energy Physics; 1990 August 2 – 8; Singapore, Singapore. Singapore: World Scientific; 1991. LAL-90-35.
  25. Cosme G, Dudelzak B, Grelaud B, Jean-Marie B, Jullian S, Lalanne D, et al. Hadronic cross sections study in e + e − collisions from 1.350 GeV to 2.125 GeV. Nuclear Physics B. 1979;152(2):215–231. DOI: 10.1016/0550-3213(79)90100-7.
  26. Aubert B, Barate R, Boutigny D, Couderc F, Karyotakis Y, Lees JP, et al. The cross sections at center-of-mass energies from production threshold to 4.5 GeV measured with initial-state radiation. Physical Review D. 2006;73(5):052003. DOI: 10.1103/PhysRevD.73.052003.
  27. Gounaris GJ, Sakurai JJ. Finite-width corrections to the vector-meson-dominance prediction for r → + − e e . Physical Review Letters. 1968;21:244. DOI: 10.1103/PhysRevLett.21.244.
  28. Olive KA, Agashe K, Amsler C, Antonelli M, Arguin J-F, Asner DM, et al. (Particle Data Group). Review of particle physics. Chinese Physics C. 2014;38(9):090001. DOI: 10.1088/1674-1137/38/9/090001.
  29. Geshkenbein BV, Ioffe BL, Zyablyuk KN. Check of QCD based on the t-decay data analysis in the complex q 2 plane. Physical Review D. 2001;64(9):093009. DOI: 10.1103/PhysRevD.64.093009.
  30. Kozhevnikova ME, Oganesian AG, Teryaev OV. Search for short strings in e + e − -annihilation. EPJ Web Conferences. 2017;138:02006. DOI: 10.1051/epjconf/201713802006.
  31. Ioffe BL, Zyablyuk KN. Gluon condensate in charmonium sum rules with three-loop corrections. European Physical Journal C. 2003;27(2):229–241. DOI: 10.1140/epjc/s2002-01099-8.
Опубликован
2019-05-24
Ключевые слова: квантовая хромодинамика, теория возмущений, дисперсионные соотношения, преобразование Бореля, рождение адронов в e e – -аннигиляции, непертурбативные поправки
Поддерживающие организации Выражаем благодарность коллегам доктору физико-математических наук О. П. Соловцовой, Д. В. Дедовичу и доктору физико-математических наук А. В. Сидорову за ценные замечания и обсуждения. Исследование частично поддержано Объединенным институтом ядерных исследований и Белорусским республиканским фондом фундаментальных исследований (грант № F18D-002).
Как цитировать
Кожевникова, М. Е., Оганесян, А. Г., & Теряев, О. В. (2019). Непертурбативная квантовая хромодинамика и короткие струны в аннигиляции электрон-позитронной пары в адроны. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 2, 4-15. https://doi.org/10.33581/2520-2243-2019-2-4-15
Выпуск
№ 2 (2019): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Физика ядра и элементарных частиц

Copyright (c) 2019 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).