Ò
ãÆ W ¥ Q 2 ; c" e ¹ Å -W ë sV R Ë m m mì ÅX ì Ä; c å ¾ Ë X ¢ ì Å
»- > ß Ì v ∗
z @ / < Æ § Ó ü t o §¹ ¢ ¤ õ , F g Å Ò 505-757
»< Y > · # Ü ® £ · T Q . > · T . > Ú · » P v · ç ¡U û B · L |+ Ö < Ú
z @ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , F g Å Ò 505-757
' å ~ x
1
l x @ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , Å Ò 520-714 (2003¸ 6 Z 4 3{ 9 ~ Ã Î6 £ §)
ep → eX U · É r q ò ø Í$ í í ß ê ø Íé ß & h _ ½ ¨ ¸ < ÊÃ º _ > r$ í ` ¦ ¶ ú ( R Ðl 0 A # " f Ð É r QCD > h
\
¦ 4> h_ : rx 9 ¸ ì r í | 9 ½ + Ë` ¦ s 6 x # í ß ê ø Íé ß & h ` ¦ ½ ¨ % i . ¢ ¸ô Ç : rx 9 ¸ ì r í_ o
í ß ê ø Íé ß & h \ p u H % ò ¾ Ó` ¦ s K l 0 A # : rx 9 ¸_ o\ @ /ô Ç í ß ê ø Íé ß & h _ o\ ¦ ¶ ú (
R Ð ¤ . 100 GeV
2≤ Q
2≤ 10, 000 GeV
2% ò % i \ " f : rì r í\ @ /K 10 %_ > : x ¸ \ ¦ ¸{ 9
: rì r í < ÊÃ º | 9 ½ + Ë_ × þ s ep → eX_ í ß ê ø Íé ß & h \ % ò ¾ Ó` ¦ Å Òt · ú §6 £ §` ¦ · ú Ã º e % 3 .
PACS numbers: 10
Keywords: : rx 9 ¸ ì r í, ZEUS, - ª $ í í ß ê ø Í
I. " e  ] Ø
¦\ -t Ó ü t o < Æ_ Ï ã ÎF G& h ½ ¨3 l q ³ ð H Ó ü t| 9 _ ½ ¨ ¸
\
¦ ½ ©" î ¦ Õ ª[ þ t s _ © ñ 6 x` ¦ s K H כ s .
¸Z þ t± ú Ä ºo s K H \ Ø Ô Ó ü t| 9 ` ¦ ½ ¨$ í H Ï
ã
ÎF G& h " é ¶ è H â { 9 (lepton)ü < 3 $ß ¼ (quark)s .
s
[ þ t É r â { 9 à ºü < 3 $ß ¼ ¾ Óp (flavor)\ y y _ [
j@ /\ ¦ t H ` Ø Ôp : r (fermion) Ü ¼ Ð · ú 94 R e . ` Ø
Ôp : r_ [ j@ / (generation) Y > > hs # Q ô Ç H s : r
É
r f \ O Ü ¼ , â { 9 _ [ j@ /ü < 3 $ß ¼_ [ j@ / Ã º ° ú
ô Ç H s : r É r e . & ³F 3 > h_ â { 9 ü < 3 $ß ¼ _ [ j@ / · ú 94 R e . â { 9 H z ´+ « >& h Ü ¼ Ð f ] X Ø ¦
½ +
É Ã º e H Ä »{ 9 s t ë ß 3 $ß ¼ H 5 Å q~ Ã Ì © I Ð" f y © { 9
(hadron)\ ¦ ½ ¨$ í 9 Õ ª > r F H { 9 © ñ 6 x õ y © { 9
µ 1 ÏÒ q t` ¦ : x K ç ß ] X & h Ü ¼ Ð S X ½ + É Ã º e .
> \ H ¸¿ º 4 t _ © ñ 6 x–× æ§ 4 , ô Ç © ñ
6 x, l © ñ 6 x, x 9 y © ô Ç © ñ 6 x– s > r F ô Ç .
s
× æ \ " f × æ§ 4 ` ¦ ] jü @ô Ç Qt © ñ 6 x É r p r & h [
j> \ " f × æ כ ¹ô Ç % i ½ + É` ¦ ô Ç . & ³@ / Ó ü t o < Æ\ " f 6 x
H 6 x # Q\ Ø Ô © ñ 6 x É r © ñ 6 x_ $ í | 9 ` ¦ ½ ©& ñ f ±
H © (field)_ ª (quanta)\ ¦ § ¨ 8 < ÊÜ ¼ Ð" f µ 1 ÏÒ q tô Ç .
∗
E-mail: [email protected]
s
© _ ª H z ´+ « >& h Ü ¼ Ð Ø ¦½ + É Ã º e H { 9 s . s
%
! 3 © ñ 6 x` ¦ B > h H { 9 H Û ¼ 2 ;s & ñ Ã ºC Ð
> r(boson) s 9, ô Ç © ñ 6 x_ â Ä º 3 > h_ 7 ' Ð > r–
W ± , Z 0 – s © ñ 6 x` ¦ B > hô Ç . F g H l © ñ
6 x` ¦ B > h 9 8 > h_ / å J À Ò : r (gluon) s y © ô Ç © ñ 6 x
`
¦ B > hô Ç . s [ þ t É r ¸¿ º : £ ¤& ñ ô Ç ª à º\ ¦ t ¦ e Ü ¼ 9, s [ þ t % i r Ó ü t| 9 _ l : r " é ¶ è Ð 2 [/ å L ) a . s % ! 3 é ß í
Hô Ç d © ` ¦ ] j/ B N H s : r& h Ð@ / H > s t (gauge) s
: r s . ô Ç © ñ 6 x õ l © ñ 6 x É r ¶ ú | Ã Ð x 9 ü <
! QÕ ª\ _ K l 6 x Ü ¼ Ð : x½ + Ë÷ &% 3 Ü ¼ 9 [1], y © ô Ç
© ñ 6 x É r ª Ò o è% i < Æ (Quantum Chromodynamics, QCD)_ d ¦` ¦ : x K > s t s : r \ : x½ + Ë÷ &% 3 . s l
6 x õ ª Ò o è% i < Æ` ¦ ³ ðï r ¸+ þ As 9 Ó ü t| 9 _ l
: r { 9 ü < Õ ª[ þ t s _ © ñ 6 x` ¦ ê r . ¦\ -t y © { 9
-y © { 9 © ñ 6 x, â { 9 -y © { 9 © ñ 6 x x 9 â { 9
- â { 9 © ñ 6 x_ õ [ þ t É r ³ ðï r ¸+ þ A_ z ´+ « >& h & ñ {
© $ í ` ¦ Ð# Å Ò ¦ e .
3 $ß ¼õ / å J À Ò : r s _ © ñ 6 x É r SU(3) Ò o @ /g Aç H (color symmetry group) \ l íô Ç q ¨ 8 (non-Abelian)
>
s t s : r ª Ò o% i < Æ` ¦ : x K ³ ð & ³ ) a . Ò o É r l
© ñ 6 x \ " f ü < 1 l x{ 9 ô Ç % i ½ + É` ¦ ô Ç . 3t Ò o
`
¦ t ¦ e H 3 $ß ¼ H 8 t _ Ò o–8× æ ½ Ó–` ¦ l
& h × æ$ í { 9 / å J À Ò : r õ © ñ 6 xô Ç . / å J À Ò : r É r Ñ þ
-41-
Ò
o (color singlet)s m l M :ë H \ / å J À Ò : r[ þ t z o y © >
© ñ 6 xô Ç . s ü <° ú É r $ í | 9 É r Ò o` ¦ ¿ º { 9 s
\
> r F H © ñ 6 x_ [ jl H Õ ª[ þ t s _ o \ q Y V
# 7 £ x H & h H& h Ä » ¸ (asymptotic freedom)
H : £ ¤f ç Ü ¼ Ð è ß . " f y © ô Ç © ñ 6 x_ ½ + Ë © Ã
º (coupling constant), α s H QCD ì ø Í6 £ x s µ 1 ÏÒ q t H ß ¼ l
\ _ > r 9, F ½ © o (renormalization) ~ ½ Ó& ñ d _ { 9
H \ _ 6 £ § õ ° ú s ³ ð & ³ ) a .
α s = 4π
β 0 ln(Q 2 /Λ 2 ) (1)
#
l \ " f Q 2 H ½ + Ë © à º α s \ ¦ H ß ¼l \ ¦ ? / 9, Λ H QCD ] X é ß B > h à º (cut-off paramter) s .
β 0 H 3 $ß ¼_ ¾ Óp à º, N f \ 6 £ § õ ° ú s _ > r H B > h
à ºs .
β 0 = 11 − 2
3 N f (2) t
F K t · ú 9 3 $ß ¼_ ¾ Óp 6 > hs Ù ¼ Ð, β 0 > 0, H
° ú
כ_ Q 2 { 9 Ã º2 ¤ ½ + Ë © Ã º H É r ° ú כ` ¦ t > ) a . & h
H& h Ä » ¸_ $ í | 9 É r t F K t % 3 > 7 £ x" î ÷ &# Q M ® o Ü ¼ 9, s \ ¦ Ð@ / Ð ½ + Ë © Ã º B Ä º É r [ O 1 l x QCD % ò % i
\
" f_ y © ô Ç © ñ 6 x_ : £ ¤f ç [ þ t` ¦ \ V © ½ + É Ã º e . 3 $ß ¼
Ó ü © I Ð Ñ þ Ò o y © { 9 ÷ &l M :ë H \ Ä » Ðî r 3 $ß ¼\ ¦ ' a8 £ ¤½ + É Ã º \ O H 5 Å q~ Ã Ì (confinement)õ ° ú É r QCD _
$ í | 9 É r q §& h % 3 > 7 £ x" î ) a  Òì r É r m . QCD
\
" f 3 $ß ¼_ 5 Å q~ Ã Ìõ Ò o Ä » ¸ Ð # y © { 9 H q ¯ q ¢ ¸
H qqq © I Ð" f ½ ¨$ í ) a . ¢ ¸ô Ç s H ` Ø Ôp : r × æ{ 9
ü < Ð > r × æç ß \ ¦ [ O " î ½ + É Ã º e H H ) a . y © { 9
3 $ß ¼_ 5 Å q~ Ã Ì © I Ð s K ½ + É Ã º e H כ s 3 $ß ¼-
: r ¸+ þ A (quark parton model; QPM) s . QPM\ _
y © { 9 ? /\ " f / å J À Ò : r \ _ ô Ç 3 $ß ¼ü < ì ø Í3 $ß ¼_ © Ò q
t$ í ` ¦ [ O " î ½ + É Ã º e Ü ¼ 9, 3 $ß ¼ / å J À Ò : r` ¦ ~ ½ ÓØ ¦ ¦ f ¨ Ã
º H כ ` ¦ [ O " î ½ + É Ã º e . s H y © { 9 # Q 7 á x À Ó _
3 $ß ¼ü < / å J À Ò : r Ü ¼ Ð ½ ¨$ í ÷ &# Qe H כ ` ¦ _ p ô Ç .
QCD l © ñ 6 x õ q § # s K l # Q 9î r s
Ä » H ¿ º t Ð ^ ¦ Ã º e . ' Í P : H ½ + Ë © Ã º - Á
º ß ¼l M :ë H \ [ O 1 l x : r` ¦ s 6 x l # Q§ > H כ s . y © ô
Ç © ñ 6 x É r ì ø Í6 £ x_ ß ¼l \ q Y V H ½ + Ë © Ã º\ ¦ t
¦ e l M :ë H \ ½ + Ë © Ã º Ø æì r y ` ¦ Ã º e H ì ø Í6 £ x _ ß ¼l \ ¦ 4 R ô Ç . ¿ º P : H q ¨ 8 > s t ç H M
:ë H \ / å J À Ò : r s / å J À Ò : r õ © ñ 6 xô Ç H כ s . y © { 9
? /\ ½ ¨5 Å q ÷ &# Qe H : r_ ì r í H ³ ðï r ¸+ þ AÜ ¼ ÐÂ Ò '
> í ß | ¨ c à º e H כ s m . t ë ß QCD > 5 p x s
: r (factorization theorem) \ _ K : r_ Q 2 _ > r$ í –
: r > h (parton evolution)– É r [ O 1 l x QCDÒ ¦ : x K > í ß
½ +
É Ã º e [2]. U · É r q ò ø Í$ í í ß ê ø Íé ß & h (deep inelastic scattering cross section) É r : rì r í_ < ÊÃ º Ð ³ ð & ³÷ &l M
:ë H \ y © { 9 ? /_ : rì r í H QCD\ ¦ r + « > H × æ כ ¹ô Ç כ
¹ ès l ¸ . [ O 1 l x QCD H U ·s e H z ´+ « >[ þ t` ¦ : x K
¸
ú s K ÷ & ¦ e t ë ß [ O 1 l x > í ß õ f ] X ' aº s e H : r
`
¦ ' a8 £ ¤ t 3 l w ¦ þ j7 á x © I _ y © { 9 ë ß ` ¦ ' a8 £ ¤½ + É Ã º e
H & h \ e # Q l 6 x õ ° ú É r Z } É r & ñ x 9 ¸\ ¦ l
@
/½ + É Ã º H \ O . ¢ ¸ô Ç y © ô Ç © ñ 6 x í ß ê ø Íé ß & h \ ´ ú § É r l
# \ ¦ H q [ O 1 l x% ò % i \ e # Q" f H s K _ d ¦` ¦ ] jr
t 3 l w ¦ e . QCD H f t K t 3 l w H ´ ú §
É
r ë H ] j\ ¦ t ¦ e Ü ¼ 9, [ O 1 l x QCD_ â Ä º ¸ z ´+ « >& h Ü ¼
Ð ¦ 9K ½ + É ´ ú § É r õ ] j\ ¦ t ¦ e . z ´+ « >\ " f H y © ô
Ç © ñ 6 x_ ½ + Ë © Ã º[ þ t s / å L > o H © ñ 6
x_ ß ¼l \ ¦ ° ú H . s H [ O 1 l x > í ß \ e # Q e _ & h [ O 1
l
x ½ Ó × þ s ¸{ 9 ) a H כ ` ¦ _ p ô Ç .
Ó
ü t| 9 _ ½ ¨ ¸\ ¦ s K H X < â { 9 -Ù þ © ñ 6 x` ¦ s 6
x H כ É r â { 9 ½ ¨ ¸\ ¦ t t · ú § H & h { 9 s 9, Õ
ª[ þ t_ © ñ 6 x s ¸ ú · ú 94 R e l M :ë H s . Ù þ ½ ¨
¸\ ¦ t t · ú § É r & h { 9 : r Ü ¼ Ð ½ ¨$ í ÷ &# Qe H z
´ É r 1969¸ SLAC\ " f à º' ) a - ª $ í í ß ê ø Íz ´+ « >\
"
f í ß ê ø Í ) a _ \ -t ì r í\ ¦ : x K " f % i . ¦ & h
Q 8 í× ¼ í ß ê ø Íz ´+ « >õ B Ä º Ä » ô Ç s z ´+ « > É r { 9 î r1 l x
|
¾ Ó, k\ ¦ k 0 _ î r1 l x| ¾ Ó` ¦ t ¦ í ß ê ø Í < ÊÜ ¼ Ð
"
f | 9 | ¾ Ós q 2 = (k − k 0 ) 2 = −Q 2 © F g \ ¦ § ¨ 8
>
) a . s H ~/ p
Q 2 ( á Ô © õ 1 l x1 p x Ù ¼ Ð
É
r ° ú כ_ Q 2 H " f Ð É r ì ø Í6 £ x_ ß ¼l \ y . s ü <
°
ú s â { 9 -Ù þ U · É r q ò ø Í$ í í ß ê ø Í É r # Q ì ø Í6 £ x_ [ jl (scale) \ " f ' a8 £ ¤ ÷ & H : r_ ì r í\ ¦ : x K [ O 1 l x QCD\ ¦ r
+ « >½ + É Ã º e > ô Ç .
27.5 GeV_ ( ª )ü < 820 GeV_ \ -t \ ¦ ° ú
H ª $ í Ø æ[ t` ¦ ] j/ B N H HERA H ³ ðï r ¸+ þ A_ # Q
$ í
| 9 ` ¦ r + « >½ + É Ã º e > ô Ç . × æd \ -t H 300 GeV \
²
ú 9 s H ¦& ñ ³ ð& h + þ A z ´+ « >\ q K 10 C s © _ H
° ú
כ` ¦ ° ú H . s 6 x 0 p xô Ç Q 2 É r Q 2 ∼ 0\ " f  Ò' Q 2 ∼ 9 ×10 4 GeV 2 t s 9 s H ª $ í _ î r1 l x| ¾ Ó× æ \ " f : r s
| 9 Ã º e H î r1 l x| ¾ Ós x = Q 2 /(Q 2 + W 2 ) ∼ 10 −5 \ K
{ © H 10 −16 cm % ò % i t Ó ü t| 9 _ ½ ¨ ¸\ ¦ ¶ ú ( R^ ¦ Ã º e
> ô Ç . t ë ß Z } É r Q 2 % ò % i \ " f_ z ´+ « > ° ú כs ´ ú §t
·
ú §l M :ë H \ s % ò % i \ " f_ : r ì r í\ ' aô Ç & ñ Ð H ± ú
É r Q 2 % ò % i \ " f_ : r ì r í\ ¦ Ð@ / Ð & h É r ª _ X <s '
\ ¦ & h ½ + Ër v H õ & ñ ` ¦ : x K s K ) a . s H s % ò % i \
"
f_ : r ì r í < ÊÃ º © @ /& h Ü ¼ Ð H ° ú כ_ ¸ \ ¦ 1 l xì ø Í
½ +
É Ã º e 6 £ §` ¦ _ p 9, Z } É r Q 2 % ò % i \ " f ³ ðï r ¸+ þ A_ r
+ « >` ¦ # Q§ > > ô Ç . " f : r ½ ¨\ " f H - ª $ í Ø
æ[ t` ¦ ] j/ B N H HERA 5 Å q l \ " f ep → eX U · É r q
ò
ø Í$ í í ß ê ø Í é ß & h _ : rì r í < ÊÃ º (parton distribution function) _ > r$ í ` ¦ ¶ ú ( R^ ¦ כ s . 2 © \ " f H - ª $ í
í ß ê ø Í\ @ /ô Ç { 9 ì ø Í s : r` ¦ À Ò 9, 3 © \ " f H : r ì r
í < ÊÃ º_ & h 6 x x 9 U · É r q ò ø Í$ í í ß ê ø Í é ß & h _ > í ß ` ¦ ê
r . 4 © \ " f H 3 © \ " f_ õ \ ¦ Ð@ / Ð Z } É r Q 2 % ò % i
\
" f - ª $ í U · É r q ò ø Í$ í í ß ê ø Íé ß & h _ > í ß õ
\
¦ z ´+ « > õ ü < q §½ + É M : : rì r í < ÊÃ º × þ õ ' aº
#
# QÖ ¼ & ñ ¸_ > : x ¸ \ ¦ ~ Ã Î [ þ t # H t 7 H_ ½ + É
כ s .
II. ¹ Å -W ë sV R Ë ¿ k Ð Æ W ¥ R mV R Ë m m
- ª $ í í ß ê ø Í É r { 9 ì ø Í& h Ü ¼ Ð © 7 ' Ð > r` ¦ §
¨ 8
< ÊÜ ¼ Ð" f µ 1 ÏÒ q t ) a . í ß ê ø Íõ & ñ \ " f â { 9 Ã º H Ð > r ÷ &
l
M :ë H \ í ß ê ø Í÷ &# Q ¸ H â { 9 ü < Ù þ W÷ &# Q µ
1 ÏÒ q t H y © { 9 þ j7 á x © I X\ ¦ 6 £ § õ ° ú s ¦ 9½ + É Ã º e
.
lN → l 0 X (3)
_ í ß ê ø Í Ê ê_ î r1 l x| ¾ Ó` ¦ k ü < k 0 ¦ { 9 Ù þ _
î r1 l x| ¾ Ó` ¦ P , Õ ªo ¦ í ß ê ø ÍÊ ê y © { 9 þ j7 á x © I _ î r1 l x
|
¾ Ó` ¦ P 0 s & ñ _ â { 9 -Ù þ í ß ê ø Í` ¦ ³ ð & ³½ + É Ã º e
H Ã º H y y
Q 2 = −q 2 = −(k − k 0 ) 2 ,
s = (k + P ) 2 , W 2 = (q + P ) 2
x = Q 2
2P · q , (4) y = q · P
k · P , ν = q · P
m N
(5)
Ð ³ ð & ³ ) a . # l \ " f 4-î r1 l x| ¾ Ó s _ ] jY L Q 2 H ©
ñ 6 x_ ì r K 0 p x` ¦ & ñ ô Ç . ô Ǽ # s H â { 9 -Ù þ _ × æ d
Ø æ[ t \ -t _ ] jY L s 9, W H © 7 ' Ð > r õ Ù þ
_ × æd Ø æ[ t \ -t _ ] jY L` ¦ _ p ô Ç . ¥ y , Bjorken
à º ¦ Ô ¦ o Ä º H x H " é ¶ s \ O H ª Ü ¼ Ð" f © 7 '
Ð > r õ í ß ê ø Í H Ù þ ? /_ : r s t H î r1 l x| ¾ Ó Â Òì r Ö
¦ s . yü < ν H { 9 Ù þ _ & ñ t > \ " f Õ ª _ p \ ¦ s K
½ + É Ã º e Ü ¼ 9 y H © ñ 6 x_ q ò ø Í$ í ¸ü < Õ ª ì r í H
© ñ 6 x_ Û ¼ 2 ; ½ ¨ ¸\ ¦ ? / ¦, ν H © 7 ' Ð > r _ \ -t \ ¦ · p . { 9 ì ø Í& h Ü ¼ Ð ¸ H y © { 9 þ j7 á x © I
\ @ /ô Ç â { 9 -Ù þ _ p ì r í ß ê ø Í é ß & h É r ¿ º> h_ î r 1
l
x < Æ& h à º Ð ³ ð & ³| ¨ c à º e . s à º[ þ t É r í ß ê ø Í ) a â { 9
_ ~ ½ ÓØ ¦y õ \ -t \ ¦ 8 £ ¤& ñ < ÊÜ ¼ Ð" f % 3 ` ¦ Ã º e Ü ¼
, y © { 9 _ : r ½ ¨ ¸\ ¦ ¦ 9 6 £ § õ ° ú s ³ ð & ³½ + É Ã
º e .
d 2 σ l(¯ l)N dxdQ 2 = A y 2
2 2xF 1 (x, Q 2 ) + (1 − y)F 2 (x, Q 2 ) ± (y − y 2
2 )xF 3 (x, Q 2 ). (6)
#
l \ " f Q 2 << M W,Z 2 { 9 M :, â { 9 _ â Ä º A = 4πα 2 /xQ 2 Ü ¼ Ð ³ ð & ³÷ & 9 α H l © ñ 6 x_
½ + Ë © Ã ºs . ½ ¨ ¸ < ÊÃ º F i H í ß ê ø Íõ & ñ \ _ > r 9, : £ ¤ y
, F 3 H Ä ºl $ í q Ð > r` ¦ { 9 Ü ¼v H ô Ç © ñ 6 x \ " f ë
ß í ß ê ø Íé ß & h \ l # \ ¦ ô Ç .
QPM \ " f Q 2 << 1GeV 2 â { 9 -Ù þ U · É r q ò ø Í
$ í
í ß ê ø Í_ â Ä º, Ù þ H ½ ¨ ¸\ ¦ t t · ú § É r : r, 3 $ß ¼ ü
< / å J À Ò : r[ þ t_ | 9 ½ + ËÜ ¼ Ð Ò q ty ½ + É Ã º e Ü ¼ 9, í ß ê ø Íé ß & h
É
r Ù þ ? /\ > r F H : r[ þ t_ í ß ê ø Í\ @ /ô Ç î ß ´ ú H (incoherent) l # \ ¦ ¸¿ º ¦ 9 < ÊÜ ¼ Ð" f ³ ð & ³½ + É Ã º e .
© F g _ 4-î r1 l x| ¾ Ós / B Nç ß g 1 J (space-like) Ð ³ ð & ³÷ & H Breit > \ " f © F g _ 4-î r1 l x| ¾ Ó, q γ ü < ª $ í _ 4-î r
1 l
x| ¾ Ó, p P H y y
q γ = (0, 0, 0, − p Q 2 ),
p P = ( s
( ν 2
Q 2 + 1)m p , 0, 0, m p ν
p Q 2 ) (7)
Ð ³ ð & ³ ) a . Q 2 ∼ m p ν → ∞ s ¦ x = Q 2 /(2m p ν) ∼ 1 Bjorken F Gô Ç\ " f ª $ í î r1 l x| ¾ Ó É r m p ν/ p
Q 2 ∼ ∞ s
÷ & 9, F g H ∼ 1/ p
Q 2 _ / B Nç ß ` ¦ & h Ä » > ÷ &Ù ¼ Ð \
-t Ð > rZ O g Ë :\ _ K î r1 l x| ¾ Ós 0.5| p
Q 2 | 3 $ß ¼\ f ¨ Ã
º÷ &> ) a . F g \ ¦ f ¨ à ºô Ç 3 $ß ¼ H î r1 l x~ ½ Ó ¾ Ós o
>
) a . s ü <° ú É r õ & ñ É r t i ∼ 2m q /Q 2 r ç ß ? /\ µ 1 ÏÒ q t÷ &
9 m q H 3 $ß ¼_ Ä »´ ò| 9 | ¾ Ós . ô Ǽ # 3 $ß ¼_ ¨ î ç H à º" î É r
³
ð 1. # Q : rì r í < ÊÃ º\ ¦ s 6 xô Ç ep → eX í ß ê ø Íé ß & h .
Q
2[GeV
2] MRSD- MT B2 CTEQ4M CTEQ5D
100 0.395 × 10
−1± 0.279 × 10
−30.417 × 10
−1± 0.301 × 10
−30.427 × 10
−1± 0.302 × 10
−30.417 × 10
−1± 0.937 × 10
−31,000 0.976 × 10
−2± 0.292 × 10
−40.987 × 10
−2± 0.301 × 10
−40.103 × 10
−1± 0.327 × 10
−30.194 × 10
−1± 0.104 × 10
−32,000 0.440 × 10
−2± 0.108 × 10
−40.446 × 10
−2± 0.110 × 10
−40.464 × 10
−2± 0.118 × 10
−40.465 × 10
−2± 0.374 × 10
−43,000 0.236 × 10
−2± 0.522 × 10
−50.238 × 10
−2± 0.526 × 10
−50.245 × 10
−2± 0.564 × 10
−50.248 × 10
−2± 0.175 × 10
−44,000 0.139 × 10
−2± 0.286 × 10
−50.139 × 10
−2± 0.286 × 10
−50.143 × 10
−2± 0.306 × 10
−50.147 × 10
−2± 0.962 × 10
−55,000 0.868 × 10
−3± 0.170 × 10
−50.869 × 10
−3± 0.169 × 10
−50.885 × 10
−3± 0.180 × 10
−50.903 × 10
−2± 0.561 × 10
−56,000 0.562 × 10
−3± 0.106 × 10
−50.561 × 10
−3± 0.105 × 10
−50.569 × 10
−3± 0.111 × 10
−50.586 × 10
−3± 0.346 × 10
−57,000 0.377 × 10
−3± 0.695 × 10
−60.375 × 10
−3± 0.682 × 10
−60.378 × 10
−3± 0.721 × 10
−60.391 × 10
−3± 0.223 × 10
−58,000 0.259 × 10
−3± 0.467 × 10
−60.256 × 10
−3± 0.456 × 10
−60.258 × 10
−3± 0.481 × 10
−60.268 × 10
−3± 0.149 × 10
−59,000 0.181 × 10
−3± 0.321 × 10
−60.178 × 10
−3± 0.311 × 10
−60.179 × 10
−3± 0.328 × 10
−60.187 × 10
−3± 0.101 × 10
−510,000 0.129 × 10
−3± 0.226 × 10
−60.127 × 10
−3± 0.218 × 10
−60.127 × 10
−3± 0.229 × 10
−60.135 × 10
−3± 0.719 × 10
−6t q ∼ p
Q 2 /m 2 q >> t i s Ù ¼ Ð 3 $ß ¼ H Ä »{ 9 Ð" f ¦ 9
½ +
É Ã º e > ) a . ô Ǽ # W ± õ Z 0 ü < ° ú É r > s t Ð > r s 3 $ß ¼ü < í ß ê ø Í H â Ä º H 7 ' ü < » ¡ ¤$ í 7 ' (axial vector)
½ + Ë` ¦ : xô Ç . " f " f Ð © ñ 6 x t · ú § H : r` ¦
¦ 9 H QPM \ " f Q 2 \ _ > r t · ú § H Bjorken Û ¼H { 9
a Aõ < Êa ½ ¨ ¸ < ÊÃ º H 6 £ § õ ° ú É r + þ AI Ð ³ ð & ³ ) a .
F 1 = 1 2
X
i
q i (x i )(v 2 i + a 2 i ),
F 2 = X
i
xq i (x i )(v 2 i + a 2 i ), (8)
F 3 = 2 X
i
q i (x i )(v i a i )
#
l \ " f 3 $ß ¼_ ¾ Óp \ ¦ _ p H ' i H í ß ê ø Íõ & ñ
\
à Ð# H ¸ H 3 $ß ¼ü < ì ø Í3 $ß ¼\ @ /ô Ç l # \ ¦ ¦ 9
l 0 Aô Ç כ s 9, Û ¼ 2 ; 1/2 : r \ @ /ô Ç 6 £ § õ ° ú É r
Õ
ªa Ë > 1. 100 GeV 2 ≤ Q 2 ≤ 10,000 GeV 2 # 3 0 A\ " f # Q
: rì r í < ÊÃ º\ @ /ô Ç ep → eX í ß ê ø Íé ß & h .
Callan-Gross ' a > d ` ¦ Ð# ï r .
2xF 1 (x) = F 2 (x) (9) QCD ü < QPM\ " f \ V © ÷ & H { 9 ì ø Í& h : r_ ì r í H d (9) \ ¦ : x K DIS í ß ê ø Íé ß & h õ ' a > ÷ & 9, s ü <° ú É r \ V ©
É r z ´+ « >` ¦ : x K r + « >÷ &# Q . 3 $ß ¼_ ì r í Ð Â Ò' ½ ¨ ¸
<
ÊÃ º\ ¦ % 3 ` ¦ Ã º e H é ß í Hô Ç QPM É r QCD \ _ K [ O
"
î ÷ &# Qt H Û ¼H { 9 a A ò ø Íõ Callan-Gross ' a > d ` ¦ : x K
à º& ñ ÷ &# Q . Ù þ ? /\ 5 Å q~ Ã Ì ) a 3 $ß ¼ H / å J À Ò : r` ¦ f ¨ Ã
º ~ ½ ÓØ ¦½ + É כ s 9, / å J À Ò : r É r q ¯ q © Ò q t$ í ` ¦ u
, q¯ q èY > ` ¦ : x K / å J À Ò : r s µ 1 ÏÒ q t| ¨ c כ s . " f { 9
â { 9 _ / B Nç ß ì r K 0 p x õ © ñ 6 x r ç ß \ _ K y © { 9
_ : r ½ ¨ ¸ H o > | ¨ c כ s .
III. " ez º  \ ¥ Ê ] Ø õ m Çy ¢] K ¤ ¤ ù m ɶ ¥; c 6 X ¢
¹
Å -W ë sV R Ë ¿ k Ð Æ W ¥ R mV R Ë m m mì ÅX ì Ä
Õ
ªa Ë > 2. 100 GeV 2 ≤ Q 2 ≤ 1,000 GeV 2 # 3 0 A\ " f # Q
: rì r í < ÊÃ º\ @ /ô Ç ep → eX í ß ê ø Íé ß & h .
Õ
ªa Ë > 3. MRSD- : rì r í < ÊÃ º | 9 ½ + Ë` ¦ s 6 xô Ç dσ/dQ 2 õ
É r : rì r í < ÊÃ º\ ¦ s 6 xô Ç dσ/dQ 2 õ _ q .
[ O
1 l x QCD% ò % i \ " f Altarelli-Parisi ~ ½ Ó& ñ d _ K \ ¦ : x K
: r x 9 ¸ < ÊÃ º_ Q 2 _ > r$ í ` ¦ s K ½ + É Ã º e [3].
: r x 9 ¸ H Å Ò Ð ¦& ñ ³ ð& h + þ A z ´+ « >Ü ¼ ÐÂ Ò' % 3 # Qt ¦ e Ü
¼ 9, þ j H \ H HERA 5 Å q l _ e − p í ß ê ø Íz ´+ « >` ¦ : x K
"
f ¸ % 3 # Qt ¦ e . z ´+ « >` ¦ : x K % 3 # Q : r x 9 ¸ H
: r à ºï r \ " f ¸ ú · ú 9 í ß ê ø Íé ß & h ` ¦ [ O " î ½ + É Ã º e H Q 2
% ò
% i t ü @¶ ú (extrapolation) ) a . V , É r Q 2 % ò % i \ " f DIS í ß ê ø Íé ß & h ` ¦ \ V8 £ ¤ l 0 AK " f H & ñ x 9 > ü @¶ ú ) a
: r x 9 ¸ < Êà ºü < & ñ S X ô Ç y © ô Ç © ñ 6 x_ ½ + Ë © à º, α s
° ú
כ É r B Ä º × æ כ ¹ . " f Ù þ _ y © { 9 & h ½ ¨ ¸\ ¦ 9 כ
¹ Ð H â { 9 -Ù þ , Ù þ -Ù þ í ß ê ø Íz ´+ « >\ " f 3 $ß ¼ü <
Õ
ªa Ë > 4. CTEQ5D : rì r í < ÊÃ º | 9 ½ + Ë` ¦ s 6 xô Ç dσ/dQ 2 õ É r : rì r í < ÊÃ º\ ¦ s 6 xô Ç dσ/dQ 2 õ _ q .
Õ
ªa Ë > 5. MT B2 : rì r í < ÊÃ º | 9 ½ + Ë` ¦ s 6 xô Ç dσ/dQ 2 õ
É r : rì r í < ÊÃ º\ ¦ s 6 xô Ç dσ/dQ 2 õ _ q .
/ å
J À Ò : r_ î r1 l x| ¾ Óì r í K { © í ß ê ø Í õ & ñ ` ¦ s K l 0 Aô Ç
9
à º& h כ ¹ è ÷ & H כ s . & ³F 150 # 7 á x_ : r ì
r í < Êà º µ 1 ϳ ð÷ &% 3 Ü ¼ 9, Õ ª à º H & h 7 £ x ¦ e .
íl \ H DO (Duke and Owens) ü < ° ú s Atarelli-Parisi
~
½ Ó& ñ d _ LO (leading order) > hë ß ` ¦ s 6 xô Ç : r x 9 ¸
<
Êà º µ 1 ϳ ð÷ &% 3 Ü ¼ , ¸Z þ t± ú \ H NLL (next-to-leading logarithmic) > h\ ¦ í < Ê H MRS ü < ° ú É r : r x 9 ¸ < Ê Ã
º µ 1 ϳ ð÷ & ¦ e Ü ¼ 9, ¯ M S (minimal substraction) F ½ ©
o ¸d (renormalization scheme)` ¦ @ /^ Ð s 6 x ¦ e
.
: r ½ ¨\ " f 6 x ) a ª $ í ½ ¨ ¸ < ÊÃ º H CERN Computer Program Library \ " f ] j/ B N ÷ & H PDFLIB
Õ
ªa Ë > 6. CTEQ4M : rì r í < ÊÃ º | 9 ½ + Ë` ¦ s 6 xô Ç
dσ/dQ 2 õ É r : rì r í < ÊÃ º\ ¦ s 6 xô Ç dσ/dQ 2 õ _ q .
J
v t \ í < Ê ) a כ s . PDFLIB H CERNLIB_ PACKLIB, MAT HLIB x 9 KERN LIB J v t ü <
FORTRAN 77 ` ¦ 9 כ ¹ Ð ô Ç . PDFLIB\ H ª ô Ç
&
h ½ + Ëõ & ñ ` ¦ 2 ; : rì r í < ÊÃ º ] j/ B N ÷ & 9, : r ½ ¨\
"
f H MRSD- [4], MT B2 [5], CTEQ4M [6] x 9 CTEQ5D [7] _ ª $ í ½ ¨ ¸ < ÊÃ º\ ¦ > í ß \ s 6 x % i . s [ þ t ½ ¨ ¸
<
Êà º H ¸¿ º NLL > h\ ¦ s 6 x 9, MRSD-ü < CTEQ4M
É
r M S\ ¯ ¦, MT B2 ü < CTEQ5D H DIS F ½ © o ¸d [8]` ¦ y y s 6 x ¦ e . Z } É r Q 2 % ò % i \ " f ª - ª
$ í
í ß ê ø Íé ß & h ` ¦ ¶ ú ( R Ðl 0 AK LQCS \ ¦ s 6 x % i
. LQCS [9] H ZEUS \ " f 6 x ÷ & H 5 \ Ð3 $ß ¼ ¸_ r Ð 3 x l
LQMGEN [10]_ Ä »´ ò$ í ` ¦ r + « > l 0 AK ë ß [ þ t # Q
J v t s . × æ$ í À Ó (neutral current) DIS í ß ê ø Íõ & ñ
\
@ /K 100GeV 2 ≥ Q 2 ≥ 10 4 GeV 2 % ò % i ` ¦ 100GeV 2 Ü ¼
Ð ¾ º ¦ y % ò % i \ @ /K 6 £ §_ & h ì r dσ
dQ 2 = Z x
maxx
mind 2 σ
dxdQ 2 dx (10)
`
¦ 7 H _ º ú Ð ~ ½ ÓZ O ` ¦ s 6 x # y dσ/dQ 2 10 6 _ r
' ` ¦ Ã º' % i Ü ¼ 9 & h ì r° ú כ\ @ /ô Ç ¸ H × æ © F Gô Ç
&
ñ o (central limit theorem)\ _ K ½ ¨Ù þ ¡ .
Õ
ªa Ë > 1\ Õ ª õ \ ¦ ? /% 3 Ü ¼ 9, ³ ð1\ " f Ð
É
r : rì r í < ÊÃ º | 9 ½ + Ë\ @ /K " f 1, 000 GeV 2 dσ/dQ 2 \ ¦ ? /% 3 Ü ¼ 9 dσ/dQ 2 \ @ /ô Ç ¸ H í ß ê ø Íé ß
& h _ 10 −3 & ñ ¸ e ` ¦ · ú Ã º e . MRSD-ü < CTEQ4M
`
¦ 6 xô Ç í ß ê ø Íé ß & h s _ { 9 u ô Ç H z ´ ÐÂ Ò'
: rì r í < ÊÃ º_ & h ½ + Ëõ & ñ \ " f 6 xô Ç F ½ © o ¸d É r U ·
É
r q ò ø Í$ í í ß ê ø Íé ß & h \ & h É r % ò ¾ Ó` ¦ p u ¦ e 6 £ §` ¦ _ p
ô Ç . " f í ß ê ø Íé ß & h _ s H y : rì r í < ÊÃ º _
& h ½ + Ëõ & ñ õ & h ½ + Ëõ & ñ \ 6 xô Ç X <s ' _ s \ _ K
q 2 © ) a כ Ü ¼ Ð s K ½ + É Ã º e . y : rì r í < ÊÃ º\
@
/ô Ç í ß ê ø Íé ß & h _ s \ ¦ [ jy ¶ ú ( R Ðl 0 AK Q 2 1, 000 GeV 2 s % ò % i ` ¦ Õ ªa Ë > 2\ ? /% 3 . : rì r
í < ÊÃ º | 9 ½ + Ë_ o í ß ê ø Íé ß & h \ p u H % ò ¾ Ó` ¦ · ú
Ðl 0 AK " f Ð É r : rì r í < ÊÃ º | 9 ½ + Ë` ¦ s 6 x K % 3 É r í
ß ê ø Íé ß & h _ q \ ¦ ½ ¨ % i . Õ ªa Ë > 3 É r MRSD- : rì r
í < ÊÃ º | 9 ½ + Ë` ¦ s 6 x # ½ ¨ô Ç í ß ê ø Íé ß & h õ É r : rì r
í < ÊÃ º | 9 ½ + Ë` ¦ s 6 x # ½ ¨ô Ç í ß ê ø Íé ß & h _ q \ ¦ ? /
%
3 . 100 GeV 2 ≤ Q 2 ≤ 10, 000 GeV 2 % ò % i \ " f 10 % & ñ
¸_ s \ ¦ Ðs ¦ e 6 £ §` ¦ · ú Ã º e . ¢ ¸ô Ç Q 2 5,000 GeV 2 s © \ " f H Õ ª s & ³$ > × ¦ # Q[ þ t ¦ e 6 £ §` ¦
Ð# Å Ò ¦ e . s ü < ° ú É r â ¾ Ó É r Õ ªa Ë > 4 H CTEQ5D \
@
/ô Ç É r : rì r í < ÊÃ º | 9 ½ + Ë_ õ s . CTEQ5D\ ¦ s
6 xô Ç í ß ê ø Íé ß & h s { 9 ì ø Í& h Ü ¼ Ð É r : rì r í < ÊÃ º | 9
½ +
Ë` ¦ s 6 xô Ç â Ä º Ð H ° ú כ` ¦ t H כ ` ¦ · ú Ã º e .
:
£
¤ y CTEQ4M` ¦ s 6 xô Ç í ß ê ø Íé ß & h É r Q 2 7 £ x < Ê\
Õ ª s & f ` ¦ · ú Ã º e t ë ß 10 %\ ¦ íõ t H
· ú
§ H . Õ ªa Ë > 5 É r MT B2 \ @ /ô Ç É r : rì r í < ÊÃ º | 9
½ +
Ë_ õ s 9, Õ ªa Ë > 6 É r CTEQ4M \ @ /ô Ç É r : rì r
í < ÊÃ º | 9 ½ + Ë_ õ s . % i r 10 % & ñ ¸_ s ? /\ " f Õ
ª ° ú כ[ þ t` ¦ Ðs ¦ e 6 £ §` ¦ · ú Ã º e .
IV. + s Ç Â ] Ø õ m Í À X Ø8 ý
s
© _ õ \ ¦ : x K " f : rì r í < ÊÃ º | 9 ½ + Ë É r QCD F
½
© o õ & ñ Ð H : rì r í < ÊÃ º_ & h ½ + Ëõ & ñ \ 6 x ) a X
<s ' \ ´ ú § É r _ > r$ í ` ¦ t ¦ e 6 £ §` ¦ · ú Ã º e % 3 Ü ¼ 9, ep → eX í ß ê ø Íé ß & h É r : rì r í < ÊÃ º_ × þ \ þ
j@ / 10 % & ñ ¸_ s \ ¦ Ðs ¦ e 6 £ §` ¦ · ú Ã º e % 3 Ü ¼ 9 Q 2 7 £ x < Ê\ Õ ª s y è < Ê` ¦ ^ ¦ Ã º e % 3
. s H : rì r í < ÊÃ º\ 10 %_ > : x ¸ \ ¦ ¸{ 9 H
â
Ä º, ep → eX í ß ê ø Íé ß & h ` ¦ > í ß H X < e # Q : rì r
í < ÊÃ º_ × þ s Ä »\ v H כ ` ¦ _ p ô Ç ¦ ½ + É Ã º e
.
P c
p 8 ý ò k >
s
7 Hë H É r 2000¸ ¸ z @ / < Æ § < ÆÕ ü t ½ ¨q t " é ¶ \ _
# ½ ¨÷ &% 3 6 £ §.
Y c
p w à U Ø ô
[1] S. Weinberg, Phys. Rev. Lett., 19, 1264 (1967).
[2] J. C. Collins, D. E. Soper, G. Sterman, Nucl. Phys., B261, 104 (1985).
[3] G. Altarelli and G. Parisi, Nucl. Phys., B126, 298 (1977).
[4] A. D. Martin, R. G. Robert and W. J. Stirling, Phys.
Lett., B306, 147 (1993).
[5] J. Morfin and W. K. Tung, Z. Phys., C52, 13 (1991).
[6] CTEQ Collaboration, CERN preprint hep-ph/
9701256 (1997).
[7] CTEQ Collaboration, CERN preprint hep-ph/
9903282 (1999).
[8] G. Altarelli, R. K. Ellis and G. Martinelli, Nucl.
Phys., B143, 521 (1978).
[9] M. Y. Pac, ZEUS-Note 96-048 (1996).
[10] S. Silverstein, Ph.D. Thesis, Wisconsin University
(1996).
Study of the Electron-Proton Scattering Cross Section for High Q 2
I. T. Lim ∗
Department of Physics Education, Chonnam National University, Kwangju 505-757
J. Y. Kim, K. J. Ma, M. J. Lee, J. H. Lee, S. H. Lim, J. S. Jang and J. H. Choi Department of Physics, Chonnam National University, Kwangju 505-757
M. Y. Pac
Department of Physics, Dongshin University, Naju 520-714 (Received 3 June 2003)
For an understanding of the ep → eX deep inelastic scattering cross section dependency on the proton distribution function, we estimate the deep inelastic scattering cross-sections by using four different proton distribution functions having different quantum chromodynamic evolutions. Also, we estimate the effect of fluctuations of proton distributions on the cross sections. In the region of 100 GeV
2≤ Q
2≤ 10,000 GeV
2, the ep → eX deep inelastic scattering cross–sections have no dependency on the proton distribution function set and a 10 % systematic error is introduced by choosing a proton distribution function set.
PACS numbers: 10
Keywords: Parton distribution function, ZEUS, Electron-proton scattering
∗