在电子-离子对撞机上测定弱荷形状因子

在 $0\lesssim Q^2 \lesssim 0.1$ GeV$^2$ 的连续动量转移范围内测定原子核的弱荷形状因子 $F_W(Q^2)$，对于描绘原子核内中子的分布至关重要。中子密度分布对包括核结构研究、中子星以及超出标准模型的物理在内的广泛领域具有深远意义。目前，我们对 $F_W(Q^2)$ 的认识主要来自测量相干弹性电子-离子散射中宇称破坏不对称性的固定靶实验。诸如 CREX 和 PREX-1,2 等固定靶实验已分别为 $^{48}{\rm Ca}$ 和 $^{208}{\rm Pb}$ 原子核提供了高精度的弱荷形状因子提取。然而，固定靶实验的一个主要局限在于，每个实验仅能提供单一 $Q^2$ 值处的数据。随着拟议中的电子-离子对撞机（EIC）即将问世，我们探索了其在影响弱荷形状因子测定方面的潜力。虽然它在精度上无法与固定靶实验相媲美，但它能提供宽泛且连续的 $Q^2$ 值范围以及多种原子核的数据。我们证明，利用对应于积分亮度 ${\cal L} \sim$ 500/$A$ fb$^{-1}$（其中 $A$ 为原子核的原子量）的数据，EIC 能够通过解除中子密度分布理论模型中的简并性，从而显著改善约束。确保 EIC 探测器在低 $Q^2$ 和大负赝快度区域的覆盖，对于此类 $F_W(Q^2)$ 测量至关重要。