### 非极化ep碰撞中的J/ψ介子产率及方位角不对称性研究
#### 摘要
本文研究了非极化电子-质子（ep）碰撞过程中J/ψ介子的产率及其方位角不对称性的特点。通过对方位角不对称性进行分析，可以为理解重夸克偶素的产生机制提供关键信息。具体来说，研究中关注两种独立的方位角不对称性调制：cos(ψ)和cos(2ψ)，其中ψ是轻子散射平面相对于强子相互作用平面的方位角。通过计算这两种调制随四个运动学变量的变化情况，本文展示了它们可以作为一种有效手段来区分不同的理论模型，包括色单态（Color-Singlet, CS）模型、非相对论量子色动力学（Non-Relativistic Quantum Chromodynamics, NRQCD）等。
#### 关键知识点
1. **方位角不对称性调制**：
- 在非极化ep碰撞中，J/ψ介子产率的方位角不对称性通过两种独立调制形式展现出来：cos(ψ)和cos(2ψ)。
- ψ定义为轻子散射平面与强子相互作用平面之间的方位角。
- 这些调制提供了区分不同物理模型的有效手段，并且能够用于测试特定长程矩阵元的大小，例如1S[8]0状态。
2. **色单态模型**（Color-Singlet Model, CS）：
- CS模型是一种解释重夸克偶素产生机制的经典理论框架。
- 该模型假设重夸克偶素直接从色单态的夸克-反夸克对产生。
- CS模型能够较好地描述低能区的现象，但在高能区遇到了一定的挑战。
3. **非相对论量子色动力学**（Non-Relativistic Quantum Chromodynamics, NRQCD）：
- NRQCD是一种更先进的理论框架，用于描述重夸克偶素的产生过程。
- 它包含了色单态和色八重态等多种产生通道，因此能够更全面地描述实验数据。
- NRQCD能够更好地处理高能区的数据，并对实验结果做出更准确的预测。
4. **1S[8]0长程矩阵元**：
- 在NRQCD框架下，1S[8]0状态的长程矩阵元被认为是一个重要的参数，对于理解重夸克偶素的产生至关重要。
- 通过测量cos(2ψ)调制值，可以对1S[8]0长程矩阵元的大小进行估计。
- 实验数据表明，1S[8]0状态的贡献可能非常显著，这为进一步验证NRQCD理论提供了机会。
5. **统计分析**：
- 为了得出明确结论，本研究将计算限定在一个特定的运动学区域内，以便更好地区分CS和NRQCD机制。
- 计算结果显示，在综合亮度L=1000pb⁻¹的情况下，cos(ψ)和cos(2ψ)的统计不确定性足够小，足以区分三种不同的模型。
- 未来ep碰撞器如电子-离子碰撞器（EIC）的应用可能会揭示更多关于J/ψ介子产生机制的关键信息。
6. **应用前景**：
- 本研究的结果不仅有助于深化我们对重夸克偶素产生机制的理解，也为未来的ep碰撞实验设计提供了有价值的指导。
- 通过进一步的实验验证，可以更加精确地确定不同模型的有效性，并为进一步理论发展奠定基础。
通过对非极化ep碰撞中J/ψ介子产率的方位角不对称性的细致研究，不仅可以为区分不同理论模型提供实验证据，还能够推动我们对重夸克偶素产生机制的理解。未来ep碰撞器的应用将进一步验证这些理论预测，并为高能物理学领域带来新的突破。
