核子弹性形状因子的统一模型及其对中微子振荡实验的启示

精确了解核子的轴流形状因子对于建模 GeV 尺度中微子-原子核相互作用至关重要。遗憾的是，轴形状因子所受约束仍不足以满足即将到来的长基线中微子振荡实验的精度要求。本工作采用光前方法研究核子的轴与矢量形状因子，构建带显式π介子云的夸克-双夸克核子模型。首先在夸克与π介子-重子 Fock 空间中的光前波函数依据核子电磁形状因子的已有实验信息标定，随后用于预言轴形状因子。所得到的轴赝矢量形状因子平方电荷半径预言为 $r_A^2\! =\! 0.29\! \pm\! 0.03\, \mathrm{fm}^2$，其中小误差来自模型参数不确定性。我们利用形状因子结果探究中微子与（原子核）核子的（准）弹性散射，结果是广泛使用的偶极子 ansatz 在建模两类过程时均为对完整形状因子的不充分近似。该近似导致总截面被高估 $5\!-\!10\%$，具体取决于（反）中微子能量。我们预估在即将到来的 DUNE 长基线中微子振荡实验中，通量平均截面有类似大小的高估。