Deep inelastic scattering of electrons by tensor polarized deuteron. Contribution of elastic radiative tail

The model-independent part of the radiative corrections, due to the hard-photon emission from the lepton vertex in the elastic electron-deuteron scattering (the so-called elastic radiative tail), has been calculated to the deep inelastic scattering of the electron beam on the deuteron target. The elastic radiative tail has been calculated both for the unpolarized scattering and for the scattering of unpolarized electron beam on the tensor polarized deuteron target. Розрахована модельно-незалежна частина радіаційних поправок, яка обумовлена випромінюванням жорсткого фотону із лептонної вершини у пружному електрон-дейтронному розсіюванні (так званий пружний радіаційний хвіст), до глибоко не пружного розсіювання електронного пучка на дейтронній мішені. Пружний радіаційний хвіст розраховано як для розсіювання неполяризованих частинок, так і для розсіювання неполяризованого електронного пучка на тензорно поляризованій дейтронній мішені. Вычислена модельно независимая часть радиационных поправок, которая обусловлена излучением жесткого фотона из лептонной вершины в упругом электрон-дейтронном рассеянии (так называемый упругий радиационный хвост), к глубоко неупругому рассеянию электронного пучка на дейтронной мишени. Упругий радиационный хвост вычислен как для рассеяния неполяризованных частиц, так и для рассеяния неполяризованного электронного пучка на тензорно поляризованной дейтронной мишени

Manifestation of an excited electron in e⁺e⁻ → γγ reaction

The differential cross section and some polarization observables have been calculated for the e⁺e⁻ → γγ reaction taking into account the contribution of the excited electron. The spin correlation coefficients were calculated for the case when both beams are polarized. We consider two approaches for the excited electron contribution: the eeγγ contact interaction and the exchange of the excited electron in t- and u-channels. Numerical estimations are given for the excited electron contribution to the differential cross section and spin correlation coefficients for various values of the electron beam energy and excited electron mass.Диференціальний переріз та деякі поляризаційні спостережувані обчислені для реакції e⁺e⁻ → γγ з врахуванням внеску збудженого електрона. Коефіцієнти спінової кореляції були отримані для випадку, коли обидва пучки поляризовані. Було розглянуто два підходи для врахування внеску збудженого електрона: eeγγ контактна взаємодія та обмін збудженим електроном у t- і u-каналах. Числові оцінки для внеску збудженого електрона у величину диференціального перерізу та коефіцієнтів спінової кореляції приведені для деяких величин енергії електронного пучка та маси збудженого електрона.Дифференциальное сечение и некоторые поляризационные наблюдаемые вычислены для реакции e⁺e⁻ → γγ с учетом вклада возбужденного электрона. Коэффициенты спиновой корреляции были получены для случая, когда оба пучка поляризованы. Было рассмотрено два подхода для учета вклада возбуждённого электрона: eeγγ контактное взаимодействие и обмен возбужденным электроном в t- и u-каналах. Численные оценки для вклада возбужденного электрона в величину дифференциального сечения и коэффициентов спиновой корреляции приведены для некоторых величин энергии электронного пучка и массы возбужденного электрона

Model independent analysis of polarization effects in elastic electron deuteron scattering in presence of two--photon exchange

The general spin structure of the matrix element, taking into account the two--photon exchange contribution, for the elastic electron (positron) --deuteron scattering has been derived using general symmetry properties of the hadron electromagnetic interaction, such as P--, C-- and T--invariances as well as lepton helicity conservation in QED at high energy. Taking into account also crossing symmetry, the amplitudes of $e^{\mp}d-$scattering can be parametrized in terms of fifteen real functions. The expressions for the differential cross section and for all polarization observables are given in terms of these functions. We consider the case of an arbitrary polarized deuteron target and polarized electron beam (both longitudinal and transverse). The transverse polarization of the electron beam induces a single--spin asymmetry which is non--zero in presence of two--photon exchange. It is shown that elastic deuteron electromagnetic form factors can still be extracted in presence of two photon exchange, from the measurements of the differential cross section and of one polarization observable (for example, the tensor asymmetry) for electron and positron deuteron elastic scattering, in the same kinematical conditions.Comment: 28 page

Proton-antiproton annihilation into massive leptons

We extend previous calculations of polarization observables for the annihilation reaction $\bar p +p\to \ell^{-}+\ell^{+}$ to the case of heavy leptons, such as the $\tau$-lepton. We consider the case when the beam and/or the target are polarized, as well as the polarization of the outgoing leptons. We give the dependence of the unpolarized cross section, angular asymmetry, and various polarization observables on the relevant kinematical variables in the center of mass and in the laboratory system, with particular attention to the effect of the mass induced terms.Comment: 25 pages, 8 figure

QED corrections to polarized deep-inelastic and semi-inclusive deep-inelastic scattering

Leading-log model-independent QED corrections in DIS of unpolarized electron off tensor-polarized deuteron are considered. Same approach was used for investigation of semi-inclusive DIS of electron by nucleus with detection of hadron and scattered electron. Calculations are based on covariant parametrization of polarization and use of Drell-Yan like representation to describe radiation by initial and scattered electron. Applications to polarization transfer from polarized electron to detected hadron and to scattering by polarized target are considered. DIS of unpolarized electron on tensor-polarized deuteron with tagged collinear photon radiated from initial-state electron are investigated

About the possibility to measure the circular polarization of high-energy photon in reaction γ + e⁻ → e⁺ + e⁻ + e⁻

Two possibilities of the measuring high-energy photon circular polarization by means of the process γ + e⁻ → e⁺ + e⁻ + e⁻ are investigated. The first one is connected with the measurement of polarization asymmetry of the cross section when the initial electron beam is longitudinally polarized. The second possibility related with the measurement of the created-positron (or electron) polarization. Just this polarization does not decrease when the photon energy grows up and can be used for effective determination of the photon circular polarization degree.Проанализированы две возможности определения степени циркулярной поляризации высокоэнергетического фотона в процессе γ + e⁻ → e⁺ + e⁻ + e⁻. Первая связана с измерением поляризационной асимметрии сечения, когда начальный пучок электронов обладает продольной поляризацией. Вторая – с измерением поляризации образованного позитрона (или электрона). Показано, что в последнем случае поляризация не убывает с ростом энергии фотона и может быть использована для эффективного определения степени его циркулярной поляризации.Проаналізовано дві можливості визначити ступінь циркулярної поляризації фотона високої енергії у реакції γ + e⁻ → e⁺ + e⁻ + e⁻. Перша пов'язана із вимірюванням асиметрії перерізу, коли початковий пучок електронів має поздовжню поляризацію. Друга -- із вимірюванням поляризації утворюваного позитрона (чи електрона). Виявлено, що в останньому випадку поляризація не зменшується з ростом енергії фотона і може бути використана для ефективного визначення його циркулярної поляризації

General analysis of two--photon exchange in elastic electron--4He^4He scattering and e++e−→π++π−.e^++e^-\to \pi^++\pi^-.

Using a general parametrization of the spin structure of the matrix element for the elastic $e^-+^4He$ scattering and for the annihilation $e^++e^-\to \pi^++\pi^-$ reactions in terms of two complex amplitudes, we derive general properties of the observables in presence of two--photon exchange. We show that this mechanism induces a specific dependence of the differential cross section on the angle of the emitted particle. We reanalyze the existing experimental data on the differential cross section, for elastic electron scattering on $^4He$, in the light of this result.Comment: 15 pages 1 figur

Polarization effects in elastic proton-electron scattering

Proton elastic scattering from electrons at rest is calculated in the Born approximation. The interest of this reaction is related to the possibility of polarizing high energy antiproton beam and to high energy proton polarimetry. The differential cross section and polarization observables have been derived assuming one photon exchange. Numerical estimates are given for the cross section and the spin correlation coefficients in a wide kinematical range.В Борновском приближении вычислено упругое рассеяние протонов на покоящихся электронах. Интерес к этой реакции обусловлен возможностью поляризации высокоэнергетического антипротонного пучка и поляриметрией протонов высоких энергий. В предположении однофотонного обмена получены выражения для дифференциального сечения и поляризационных наблюдаемых. Выполнены численные оценки сечения и коэффициентов корреляции спина в широкой кинематической области.У Борнівському наближенні обчислено пружне розсіювання протонів на електронах, які знаходяться у стані спокою. Інтерес до цієї реакції обумовлено можливістю поляризації високоенергетичного антипротонного пучка та поляриметрією протонів високих енергій. У передбаченні однофотонного обміну одержані вирази для диференційного перерізу та поляризаційних спостережуваних. Виконані чисельні оцінки перерізу та коефіцієнтів кореляції спінів у широкій кінематичній області

Relativistically invariant analysis of Δ\Delta --isobar production in deuteron electrodisintegration: e−+d→e−+Δ+N:e^-+d\to e^-+\Delta +N: general analysis of polarization effects

The differential cross section and the polarization observables for $\Delta$--isobar production in the deuteron electrodisintegration process, $e^-+d\to e^-+\Delta +N$, are calculated in a general formalism based on structure functions. The obtained expressions have a general nature, hold for one--photon--exchange, assuming P--invariance of the electromagnetic interaction and the conservation of the hadron electromagnetic current. The dependence of the differential cross section of the $e^-+d\to e^- +\Delta +N$ reaction on the vector and tensor polarizations of the deuteron target with unpolarized and longitudinally polarized electrons is considered. The general dependence of the asymmetries on two of five kinematic variables, the azimuthal angle $\phi$ and $\epsilon$ (linear polarization of the virtual photon) is calculated. A similar analysis is performed for the polarization of the nucleon produced in $\gamma ^*d \to \Delta N$ reaction provided the electron beam is unpolarized or longitudinally polarized. Polarization effects, which are due to the strong $\Delta N-$ interaction in the final state are calculated. The photoproduction of the $\Delta$--isobar on the deuteron target has been considered in detail, as a particular case. The differential cross section and various polarization observables have been derived in terms of the reaction amplitudes. The polarization observables due to the linear and circular polarizations of the photon, when the deuteron target is arbitrarily polarized have been derived in terms of the reaction amplitudes. The polarization of the final nucleon is also considered.Comment: 52 page

Relativistically invariant analysis of polarization effects in exclusive deuteron electrodisintegration process

A general formalism for the calculation of the differential cross section and polarization observables, for the process of deuteron electrodisintegration, is developed in the framework of relativistic impulse approximation. A detailed analysis of the general structure of the differential cross section and polarization observables for the $e^-+d\to e^-+n+p$ reaction is derived, using the formalism of the structure functions. The obtained expressions have a general nature and they hold in the one--photon--exchange mechanism, assuming P--invariance of the hadron electromagnetic interaction. The model of relativistic impulse approximation is introduced and the final state interaction is taken into account by means of the unitarization of the helicity amplitudes. A detailed description of the unitarization procedure is also presented. Using different parametrizations of the deuteron wave functions, the following polarization observables are calculated in the kinematical region of quasi--elastic deuteron electrodisintegration: the asymmetry for the scattering of longitudinally polarized electrons on a polarized deuteron target, the proton and neutron polarizations (for longitudinally polarized electron beam or vector--polarized deuteron target). The sensitivity to the neutron electric form factor is also thorougly investigated. The predictions of the model are compared with the results of recent polarization measurements and a good agreement with the existing experimental data has been obtained.Comment: 90 pages, 17 figure