利用深度虚康普顿散射探测质子内部部分子的横向延展

我们报道了 COMPASS 利用 CERN SPS 的 160 GeV/$c$ 极化 $\mu^+$ 和 $\mu^-$ 束流轰击液氢靶对质子进行排他性单光子μ子产生过程的首次测量。我们确定了所测得的 $\mu^+$ 和 $\mu^-$ 深度虚康普顿散射截面平均值对从初态到末态质子的四动量转移平方 $t$ 的依赖性。$t$ 依赖性的斜率 $B$ 用单指数函数拟合,得到 $B=(4.3 \ \pm \ 0.6_{\text{stat}}\_{- \ 0.3}^{+ \ 0.1}\big\rvert_{\text{sys}}) (\text{GeV}/c)^{-2}$。该结果可转换为质子内部部分子的平均横向延展 $\sqrt{\langle r_{\perp}^2 \rangle} = (0.58 \ \pm \ 0.04_{\text{stat}}\_{- \ 0.02}^{+ \ 0.01}\big\rvert_{\text{sys}})\text{fm}$。在此测量中,介导相互作用的光子的平均虚度为 $\langle Q^2 \rangle = 1.8\,(\text{GeV/}c)^2$,Bjorken 变量的平均值为 $\langle x_{\text{Bj}} \rangle = 0.056$。