07-Gen-131 Riassunto della lezione precedente fattorizzazione collineare valida a tutti gli ordini perturbativi per teorie di gauge rinormalizzabili (QED,

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1 07-Gen-131 Riassunto della lezione precedente fattorizzazione collineare valida a tutti gli ordini perturbativi per teorie di gauge rinormalizzabili (QED, QCD) approccio universale probabilistico cinematica quasicollineare e vertice di AltarelliParisi divergenze soft e funzioni di splitting nel senso delle distribuzioni funzioni di struttura di un fermione f(x,Q 2 ): probabilità di trovare in fermione fisico un fermione costituente con frazione x dellenergia e radiazione emessa con p Q al variare di Q cambia contenuto di f(x,Q 2 ): equazioni di evoluzione DGLAP teoremi di fattorizzazione: DIS, coefficienti di Wilson, schemi di fattorizzazione trasformata di Mellin invarianza per scala di fattorizzazione DGLAP kernel dim. anomale

2 07-Gen-132 DIS semi-inclusivo vale un teorema analogo a DIS inclusivo purché non si osservi p T dei partoni Teorema : la sezione durto totale è finita nel limite di particelle senza massa, cioè è libera da divergenze infrarosse (IR) e + e - inclusivo (Sterman, 76, 78) [generalizzazione del teorema KLN (Kinoshita-Lee-Nauenberg)] QPMcorrezioni di pQCD Drell-Yan Teorema di fattorizzazione

3 07-Gen-133 e + e - inclusivo J (0) PXPX Teorema: contributo dominante nel limite di Bjorken viene da corte distanze 0 ma prodotto di operatori nello stesso punto spazio-temporale non è sempre ben definito in teoria di campo!

4 07-Gen-134 K 1 funz. Bessel modificata del 2 0 tipo Esempio: campo scalare neutro libero (x) propagatore libero (x-y) (continua)

5 07-Gen-135 Operator Product Expansion definizione (anche operativa) di operatore composito: (Wilson, 69 prima congettura; Zimmermann, 73 dimostrazione in teoria perturbazioni; Collins, 84 dimostrazione diagrammatica ) gli operatori locali Ô i sono regolari nellargomento per ogni i=0,1,2… la divergenza per x y è assorbita nei coefficienti C i i termini sono ordinati per singolarità decrescenti in C i, i=0,1,2… di solito Ô 0 = I, ma espressione esplicita dellespansione va trovata separatamente per ogni tipo di processo OPE è anche una definizione operativa perché può essere usata per definire un operatore composito regolare. Esempio : teoria 4, loperatore composito (x) 2 può essere costruito come

6 07-Gen-136 Ô V/A (ξ,0) e Ô (ξ,0) sono operatori bilocali regolari per ξ 0 ; contengono informazioni sul comportamento a lunghe distanze i coefficienti sono singolari per ξ 0 (ordinati per singolarità decrescente); contengono informazioni sul comportamento a corte distanze fattorizzazione tra corte e lunghe distanze rigorosa ad ogni ordine formula contiene il comportamento di quark liberi a corte distanze portata generale per ritrovare i risultati di QPM applicazione: e + e inclusivo J μ (x) =

7 07-Gen-137 alla fine risulta Morale : OPE per quark liberi a corte distanze è equivalente a QPM perchè QPM assume che a corte distanze i quark si comportino come fermioni liberi asymptotic freedom postulata in QPM si ritrova rigorosamente in OPE perchè QPM assume che a corte distanze i quark si comportino come fermioni liberi asymptotic freedom postulata in QPM si ritrova rigorosamente in OPE contributo dominante : (continua) risultato di QPM !

8 07-Gen-138 applicazione: DIS inclusivo no polarizzazione W S

9 07-Gen-139 Riassunto procedura per il calcolo di W : espansione OPE per operatore bilocale in serie di operatori locali trasformata di Fourier di ciascun termine somma dei termini ottenuti risultato finale esprimibile in serie di potenze di M/Q attraverso il twist t ( 2) = d (dimensione canonica delloperatore) spin la serie di potenze è contenuta nelloperatore bilocale ~ n. indici delloperatore dimensioni di -2

10 07-Gen-1310 correzioni QCD correzioni di potenze 1 1/Q 1/Q 2 1/Q 3 … 1 s s 2 … QPM IQPM Operator Product Expansion …. N.B. per il momento solo per e + e - e DIS inclusivo

11 07-Gen-1311 OPE dimostrabile solo per e + e - e DIS inclusivi e + e - inclusivo operatore composito a corte distanze OPE e + e - semi-inclusivo sistema delladrone a riposo P h = (M h,0) q finito W dominato da 2 ~ 0 ma stato |P h > impedisce chiusura X OPE non può essere applicata

12 07-Gen-1312 DIS inclusivo X in limite DIS ( x B = -q 2 /2Pq finito) ( ) q finito in limite DIS 0 ~ 0 ~ 0 DIS semi-inclusivo stato |P h > impedisce chiusura X OPE non può essere applicata

13 07-Gen-1313 Drell-Yan q finito dominanza per 2 ~ 0 ma non è limitato in nessun sistema perché s=(P 1 +P 2 ) 2 ~ 2P 1 P 2 Q 2 e nel limite Q 2 entrambe P 1,P 2 non limitati W riceve contributi fuori dal light-cone! Quali sono i diagrammi dominanti per i processi in cui non si può applicare lOPE ? E possibile applicare il concetto dellOPE (fattorizzazione) anche a processi semi-inclusivi?

14 07-Gen-1314 Classificazione dei contributi dominanti ai vari processi hard Premessa : - propagatore di quark libero a corte distanze S F (x) - interazione con gluone non incrementa la singolarità

15 07-Gen-1315 e + e - inclusivo = Im correzioni radiative ~ (log x 2 R 2 ) n si ritrova risultato OPE contributo dominante a corte distanze tot del QPM teorema ottico e + e - semi-inclusivo diagramma dominante a corte distanze perché correzioni radiative ~ (log x 2 R 2 ) n fattorizzazione tra vertice hard e frammentazione soft ~ 2

16 07-Gen-1316 DIS inclusivo diagramma dominante a corte distanze perché correzioni radiative ~ (log x 2 R 2 ) n quindi si ritrova risultato di OPE ~ (continua) DIS semi-inclusivo ~ da DIS inclusivo da e + e - semi-inclusivo fattorizzazione tra vertice e.m. hard e funzioni di distribuzione e frammentazione (el. di matrice soft) 2

17 07-Gen-1317 correzioni QCD correzioni di potenze 1 1/Q 1/Q 2 1/Q 3 … 1 s s 2 … QPM IQPM Operator Product Expansion diagrammatic approach …. convolution approach studio sistematico delle correzioni di potenze ( OPE per DIS e e + e - inclusivi) (Ellis,Furmanski,Petronzio, 82) convoluzione con scattering hard fattorizzato (Efremov,Teryaev,Jaffe, Ji,Ralston,Soper,Qiu, Sterman,Collins,Leader Anselmino…)

18 07-Gen-1318 Per tutti i processi di tipo DIS o e + e - (sia inclusivi che semi-inclusivi) il contributo dominante al tensore adronico viene dalla cinematica light-cone definizione e proprietà delle variabili light-cone teoria di campo quantizzata sul light-cone algebra di Dirac sul light-cone (continua)

19 07-Gen-1319 Variabili light-cone dato 4-vettore a prodotto scalare metrica base light-cone : metrica trasversa

20 07-Gen-1320 adrone-bersaglio a riposo DIS inclusivo bersaglio assorbe momento trasferito di * ; ad esempio se q || z P z =0 P z = q >> M in regime DIS regime DIS direzione + dominante direzione - soppressa boost di 4-vettore a a lungo asse z boost lungo asse z N.B. rapidity

21 07-Gen-1321 A = M rest frame delladrone A = Q Infinite Momentum Frame (IFM) definizioni : invariante di Nachtmann frazione light-cone (longitudinale) di momento partonico miglior scaling in x N quando Q ~ M cinematica light-cone boost allIFM