Polarisation und photonische Wechselwirkung in tiefielastischer Charmoniumerzeugung zu nächstführender Ordnung der nichtrelativistischen QCD

• Antragsteller: Professor Dr. Bernd A. Kniehl
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5448125

• Erstellungsjahr: 2010

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurden die zentralen Vorhersagen des NRQCD-Faktorisierungszugangs, nämlich die Existenz von Farboktett-Prozessen und die Universalität der NRQCD-Matrixelemente, in der Erzeugung von J/ψ-Mesonen in Hochenergiestößen, die durch photonische Wechselwirkung und Polarisation gekennzeichnet sind, von theoretischer Seite überprüft. Was den Gesichtspunkt der photonischen Wechselwirkung anbelangt, so betrachteten wir neben der Elektroproduktion (über ein tiefinelastisches Photon) auch direkte Photoproduktion (über ein quasireelles, direkt an der partonischen Streuung beteiligtes Photon) sowie Photon-Photon-Stöße. Was den Gesichtspunkt der Polarisation anbelangt, so untersuchten wir polarisierte Photon-Photon, Photo-Hadron und Hadron-Hadron-Stöße. Einem aktuellen Trend folgend, untersuchten wir auch die Erzeugung schwerer Quarkonia im Hochenergielimes, wo das kollineare Partonmodell unter dem Einfluß der Quasi-Multi-Regge-Kinematik abgewandelt wird. Das aus unserer Sicht wichtigste physikalische Ergebnis dieses Forschungsvorhabens war die Erkenntnis, daß das Farbsingulett-Modell selbst in nächstführender Ordnung nicht annähernd in der Lage ist, die Meßdaten der inklusiven Photoproduktion von J/ψa Mesonen bei HERA zu beschreiben, während der NRQCD-Faktorisierungszugang dies mühelos leisten kann. Der wohl wichtigste technologische Fortschritt, der im Rahmen dieses Forschungsvorhabens erzielt werden konnte, bestand in der Entwicklung eines effizienten Verfahrens zur Behandlung der Coulomb-Singularitäten und der weitgehenden Automatisierung der Berechnungsabläufe; dies wird alle weiteren NRQCD-Rechnungen in höheren Ordnungen wesentlich erleichtern und beschleunigen. Es eröffnen sich nun verschiedene Perspektiven der Fortsetzung dieses Forschungsvorhabens. Ein dringendes Ziel wird es sein, die Erzeugungsrate von J/ψ-Mesonen in der Hadroproduktion zu nächstführender Ordnung im NRQCD-Faktorisierungszugang zu untersuchen. Durch Fits an Daten vom Tevatron und bald auch vom LHC könnten so erstmals die NRQCD-Matrixelemente in dieser Ordnung konsistent bestimmt werden, um so einen stringenten Test derer Universalität zu ermöglichen. Ein weiteres Hauptziel wird die Klärung der Frage sein, ob das verwirrende Bild, welches die bisherigen Messungen der J/ψ-Polarisation bei HERA und am Tevatron zeichneten, im NRQCD-Faktorisierungszugang zu nächstführender Ordnung auf befriedigende Weise verstanden werden kann.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• “Bottomonium production in the Regge limit of QCD,” Phys. Rev. D 74 (2006) 014024 (9 Seiten)
  B. A. Kniehl, V. A. Saleev und D. V. Vasin
  
• “Charmonium production at high energy in the kT -factorization approach,” Phys. Rev. D 73 (2006) 074022 (18 Seiten)
  B. A. Kniehl, D. V. Vasin und V. A. Saleev
  
• “Heavy-quarkonium production at next-to-leading order,” Int. J. Mod. Phys. A 21 (2006) 793–798
  B. A. Kniehl
  
• “Prompt J/ψ plus photon associated electroproduction at DESY HERA,” Eur. Phys. J. C 48 (2006) 451–456
  B. A. Kniehl und C. P. Palisoc
  
• “Heavy quarkonium production in the Regge limit of QCD,” in Proceedings of the 15th International Workshop on Deep Inelastic Scattering and Related Subjects (DIS 2007), München, 16.–20. April 2007, herausgegeben von G. Grindhammer und K. Sachs, Bericht DESY–PROC–2007–01, (Verlag Deutsches Elektronen-Synchrotron, Hamburg, 2007), S. 915–91
  B. A. Kniehl, V. A. Saleev and D. V. Vasin
  
• “Ghost contributions to charmonium production in polarized high-energy collisions,” Phys. Rev. D 77 (2008) 117501 (3 Seiten)
  M. Klasen, B. A. Kniehl, L. N. Mihaila und M. Steinhauser
  
• “Photoproduction of the J/ψ meson at HERA at next-to-leading order withing the framework of nonrelativistic QCD,” DESY–THESIS–2009–021 (2009)
  M. Butenschön
  
• “Complete next-to-leading-order corrections to J/ψ photoproduction in nonrelativistic quantum chromodynamics,” Phys. Rev. Lett. 104 (2010) 072001 (4 Seiten)
  M. Butenschön und B. A. Kniehl
  
• “Direct J/ψ photoproduction at next-to-leadingorder in nonrelativistic QCD,” in Proceedings of the XVIII International Workshop on Deep-Inelastic Scattering and Related Subjects (DIS 2007), Florenz, Italien, 19.– 23. April 2010, herausgegeben von D. Colferai, Proceedings of Science PoS(DIS 2010)157 (5 Seiten)
  M. Butenschön und B. A. Kniehl
  
• “J/ψ electroproduction at next-to-leading order in nonrelativistic quantum chromodynamics,” Bericht DESY 10–101 (Juli 2010)
  B. A. Kniehl und V. N. Velizhanin