在 HERA 上对极低 $Q^2$ 下质子结构函数 $F_2$ 的测量

本文在运动学范围 $0.045 \text{GeV}^2 < Q^2 < 0.65 \text{GeV}^2$ 和 $6\times10^{-7} < x < 1\times10^{-3}$ 内给出了质子结构函数 $F_2(x,Q^2)$ 的测量结果。该结果是利用 ZEUS 探测器在 HERA 上记录的、对应于 $3.9 \text{pb}^{-1}$ 积分亮度的 $e^+p$ 反应数据样本获得的。通过安装在用于测量小散射角末态正电子能量的小型电磁量能器前方的硅条径迹探测器提供的信息，结合对强子末态的改进模拟，使得运动学范围得以扩展至超越以往的测量范围。$F_2$ 的不确定性通常小于 4%。在本测量的低 $Q^2$ 值下，$F_2$ 在低 $x$ 处的上升速度慢于 HERA 在较高 $Q^2$ 下的数据观测结果，且可用具有恒定对数斜率的 Regge 理论来描述。$F_2$ 对 $Q^2$ 的依赖性强于较高 $Q^2$ 值处，并在本测量的最低 $Q^2$ 值处趋近于 $F_2$ 几乎与 $Q^2$ 成正比的区域。