利用STAR上极化$pp$碰撞探索夸克横向性与Collins碎裂函数

理解核子的内部自旋结构在强相互作用物理中仍是一项挑战。描述横向极化质子中夸克横向自旋结构的横向性(transversity)，受实验数据约束很差。由于它是手征奇的，只能通过耦合到其他手征奇分布（如 Collins 碎裂函数（所谓 Collins 效应）或干涉碎裂函数）的道来触及。最近，使用软共线有效理论的一个详细计算发现，$pp$ 碰撞中的 Collins 效应涉及共线因子化与横向动量依赖(TMD)因子化的混合。Collins 效应提供了对 Collins 碎裂函数的直接探测，并使得在横向动量依赖形式体系中检验其演化、普适性与因子化破缺成为可能。2018年，STAR 基于 2011 年取数发表了在 $\sqrt{s}$ = 500 GeV 极化 $pp$ 碰撞中喷注内带电π介子 Collins 不对称性的首次测量。这些测量探测的 $Q^2$ 尺度比半inclusive深度非弹性散射(SIDIS)中类似测量大一到两个数量级，且结果与基于 $e^{+}e^{-}$ 和 SIDIS 数据全局分析的理论预言一致。2012 和 2015 年，STAR 分别在 $\sqrt{s}$ = 200 GeV 收集了约 14 $\mathrm{pb^{-1}}$ 和约 52 $\mathrm{pb^{-1}}$ 的横向极化 $pp$ 数据。这些数据集提供了迄今 200 GeV $pp$ 碰撞中 Collins 效应最精确的测量，尤其在夸克动量分数 $0.1 \le x \le 0.4$ 处。本会议录给出 $\sqrt{s}$ = 200 GeV $pp$ 碰撞中喷注内鉴别π介子 Collins 不对称性的初步结果，并与理论预言作了比较。