Advertisement

The European Physical Journal C

, Volume 62, Issue 4, pp 659–695 | Cite as

Spin density matrix elements in exclusive ρ 0 electroproduction on 1H and 2H targets at 27.5 GeV beam energy

  • The HERMES Collaboration
  • A. Airapetian
  • N. Akopov
  • Z. Akopov
  • A. Andrus
  • E. C. Aschenauer
  • W. Augustyniak
  • R. Avakian
  • A. Avetissian
  • E. Avetissian
  • S. Belostotski
  • N. Bianchi
  • H. P. Blok
  • H. Böttcher
  • C. Bonomo
  • A. Borissov
  • A. Brüll
  • V. Bryzgalov
  • M. Capiluppi
  • G. P. Capitani
  • E. Cisbani
  • G. Ciullo
  • M. Contalbrigo
  • P. F. Dalpiaz
  • W. Deconinck
  • R. De Leo
  • M. Demey
  • L. De Nardo
  • E. De Sanctis
  • M. Diefenthaler
  • P. Di Nezza
  • J. Dreschler
  • M. Düren
  • M. Ehrenfried
  • A. Elalaoui-Moulay
  • G. Elbakian
  • F. Ellinghaus
  • U. Elschenbroich
  • R. Fabbri
  • A. Fantoni
  • L. Felawka
  • S. Frullani
  • A. Funel
  • D. Gabbert
  • G. Gapienko
  • V. Gapienko
  • F. Garibaldi
  • G. Gavrilov
  • V. Gharibyan
  • F. Giordano
  • S. Gliske
  • O. Grebeniouk
  • I. M. Gregor
  • H. Guler
  • C. Hadjidakis
  • M. Hartig
  • D. Hasch
  • T. Hasegawa
  • W. H. A. Hesselink
  • G. Hill
  • A. Hillenbrand
  • M. Hoek
  • Y. Holler
  • B. Hommez
  • I. Hristova
  • G. Iarygin
  • Y. Imazu
  • A. Ivanilov
  • A. Izotov
  • H. E. Jackson
  • A. Jgoun
  • R. Kaiser
  • T. Keri
  • E. Kinney
  • A. Kisselev
  • T. Kobayashi
  • M. Kopytin
  • V. Korotkov
  • V. Kozlov
  • P. Kravchenko
  • V. G. Krivokhijine
  • L. Lagamba
  • R. Lamb
  • L. Lapikás
  • I. Lehmann
  • P. Lenisa
  • P. Liebing
  • L. A. Linden-Levy
  • W. Lorenzon
  • S. Lu
  • X.-R. Lu
  • B.-Q. Ma
  • B. Maiheu
  • N. C. R. Makins
  • S. I. Manaenkov
  • Y. Mao
  • B. Marianski
  • H. Marukyan
  • V. Mexner
  • C. A. Miller
  • Y. Miyachi
  • V. Muccifora
  • M. Murray
  • A. Mussgiller
  • A. Nagaitsev
  • E. Nappi
  • Y. Naryshkin
  • A. Nass
  • M. Negodaev
  • W.-D. Nowak
  • A. Osborne
  • L. L. Pappalardo
  • R. Perez-Benito
  • N. Pickert
  • M. Raithel
  • D. Reggiani
  • P. E. Reimer
  • A. Reischl
  • A. R. Reolon
  • C. Riedl
  • K. RithEmail author
  • S. E. Rock
  • G. Rosner
  • A. Rostomyan
  • L. Rubacek
  • J. Rubin
  • D. Ryckbosch
  • Y. Salomatin
  • I. Sanjiev
  • A. Schäfer
  • G. Schnell
  • K. P. Schüler
  • B. Seitz
  • C. Shearer
  • T.-A. Shibata
  • V. Shutov
  • M. Stancari
  • M. Statera
  • J. E. Steffens
  • J. J. M. Steijger
  • H. Stenzel
  • J. Stewart
  • F. Stinzing
  • J. Streit
  • P. Tait
  • S. Taroian
  • B. Tchuiko
  • A. Terkulov
  • A. Trzcinski
  • M. Tytgat
  • A. Vandenbroucke
  • P. B. van der Nat
  • G. van der Steenhoven
  • Y. Van Haarlem
  • C. Van Hulse
  • M. Varanda
  • D. Veretennikov
  • V. Vikhrov
  • I. Vilardi
  • C. Vogel
  • S. Wang
  • S. Yaschenko
  • H. Ye
  • Y. Ye
  • Z. Ye
  • S. Yen
  • W. Yu
  • D. Zeiler
  • B. Zihlmann
  • P. Zupranski
Open Access
Regular Article - Experimental Physics

Abstract

Spin Density Matrix Elements (SDMEs) describing the angular distribution of exclusive ρ 0 electroproduction and decay are determined in the HERMES experiment with 27.6 GeV beam energy and unpolarized hydrogen and deuterium targets. Eight (fifteen) SDMEs that are related (unrelated) to the longitudinal polarization of the beam are extracted in the kinematic region 1<Q 2<7 GeV2, 3.0<W<6.3 GeV, and −t<0.4 GeV2. Within the given experimental uncertainties, a hierarchy of relative sizes of helicity amplitudes is observed. Kinematic dependences of all SDMEs on Q 2 and t are presented, as well as the longitudinal-to-transverse ρ 0 electroproduction cross-section ratio as a function of Q 2. A small but statistically significant deviation from the hypothesis of s-channel helicity conservation is observed. An indication is seen of a contribution of unnatural-parity-exchange amplitudes; these amplitudes are naturally generated with a quark-exchange mechanism.

PACS

13.60.-r 13.60.Le 13.88.+e 

References

  1. 1.
    J.J. Sakurai, Ann. Phys. 11, 1 (1960) CrossRefADSMathSciNetGoogle Scholar
  2. 2.
    T. Bauer, R. Spital, D. Yennie, F. Pipkin, Rev. Mod. Phys. 50, 261 (1978) CrossRefADSGoogle Scholar
  3. 3.
    D. Müller et al., Fortschr. Phys. 42, 101 (1994) CrossRefGoogle Scholar
  4. 4.
    X. Ji, Phys. Rev. Lett. 78, 610 (1997) CrossRefADSGoogle Scholar
  5. 5.
    X. Ji, Phys. Rev. D 55, 7114 (1997) CrossRefADSGoogle Scholar
  6. 6.
    A.V. Radyushkin, Phys. Rev. D 56, 5524 (1997) CrossRefADSGoogle Scholar
  7. 7.
    J.C. Collins, L. Frankfurt, M. Strikman, Phys. Rev. D 56, 2982 (1997) CrossRefADSGoogle Scholar
  8. 8.
    S.J. Brodsky et al., Phys. Rev. D 50, 3134 (1994) CrossRefADSGoogle Scholar
  9. 9.
    A.C. Irwing, R.P. Worden, Phys. Rep. C 34, 117 (1977) CrossRefADSGoogle Scholar
  10. 10.
    J. Breitweg et al. (ZEUS Collaboration), Eur. Phys. J. C 12, 393 (2000) CrossRefADSGoogle Scholar
  11. 11.
    S. Chekanov et al. (ZEUS Collaboration), PMC Phys. A 1, 6 (2007) CrossRefGoogle Scholar
  12. 12.
    C. Adloff et al. (H1 Collaboration), Eur. Phys. J. C 13, 371 (2000) CrossRefADSGoogle Scholar
  13. 13.
    M. Tytgat, PhD thesis, Gent University, DESY-THESIS-2001-014, 2002 Google Scholar
  14. 14.
    L. Morand et al., Eur. Phys. J. A 24, 445 (2005) CrossRefADSGoogle Scholar
  15. 15.
    I.P. Ivanov, N.N. Nikolaev, A.A. Savin, Phys. Part. Nucl. 37, 1 (2006) CrossRefGoogle Scholar
  16. 16.
    A. Airapetian et al. (HERMES Collaboration), Eur. Phys. J. C 17, 389 (2000) CrossRefADSGoogle Scholar
  17. 17.
    K. Ackerstaff et al. (HERMES Collaboration), Eur. Phys. J. C 18, 303 (2000) CrossRefADSGoogle Scholar
  18. 18.
    A. Airapetian et al. (HERMES Collaboration), Eur. Phys. J. C 29, 171 (2003) CrossRefADSGoogle Scholar
  19. 19.
    A. Airapetian et al. (HERMES Collaboration), Phys. Lett. B 599, 212 (2004) CrossRefADSGoogle Scholar
  20. 20.
    M. Vanderhaeghen, P.A.M. Guichon, M. Guidal, Phys. Rev. Lett. 80, 5064 (1998) CrossRefADSGoogle Scholar
  21. 21.
    M. Vanderhaeghen, P.A.M. Guichon, M. Guidal, Phys. Rev. D 60, 094017 (1999) CrossRefADSGoogle Scholar
  22. 22.
    B. Lehmann-Dronke et al., Phys. Rev. D 63, 114001 (2001) CrossRefADSGoogle Scholar
  23. 23.
    B. Lehmann-Dronke et al., Phys. Lett. B 475, 147 (2000) CrossRefADSGoogle Scholar
  24. 24.
    N.I. Kochelev et al., Phys. Rev. D 67, 074014 (2003) CrossRefADSGoogle Scholar
  25. 25.
    M. Diehl, A.V. Vinnikov, Phys. Lett. B 609, 286 (2005) CrossRefADSGoogle Scholar
  26. 26.
    K. Schilling, G. Wolf, Nucl. Phys. B 61, 381 (1973) CrossRefADSGoogle Scholar
  27. 27.
    H. Fraas, Ann. Phys. 87, 417 (1974) CrossRefADSGoogle Scholar
  28. 28.
    M. Diehl, J. High Energy Phys. 0709, 064 (2007) CrossRefADSGoogle Scholar
  29. 29.
    D.Yu. Ivanov, R. Kirschner, Phys. Rev. D 58, 114026 (1998) CrossRefADSGoogle Scholar
  30. 30.
    I. Royen, J.R. Cudell, Nucl. Phys. B 545, 505 (1999) CrossRefADSGoogle Scholar
  31. 31.
    E.V. Kuraev, N.N. Nikolaev, B.G. Zakharov, JETP Lett. 68, 696 (1999) CrossRefADSGoogle Scholar
  32. 32.
    A.D. Martin, M.G. Ryskin, T. Teubner, Phys. Rev. D 62, 014022 (2000) CrossRefADSGoogle Scholar
  33. 33.
    I.P. Ivanov, N.N. Nikolaev, JETP Lett. 69, 294 (1999) CrossRefADSGoogle Scholar
  34. 34.
    S.I. Manayenkov, Eur. Phys. J. C 33, 397 (2004) CrossRefADSGoogle Scholar
  35. 35.
    J.M. Laget, Phys. Rev. D 70, 054023 (2004) CrossRefADSGoogle Scholar
  36. 36.
    S.V. Goloskokov, P. Kroll, Eur. Phys. J. C 42, 02298 (2005) CrossRefGoogle Scholar
  37. 37.
    S.V. Goloskokov, P. Kroll, Eur. Phys. J. C 50, 829 (2007) CrossRefADSGoogle Scholar
  38. 38.
    S.V. Goloskokov, P. Kroll, Eur. Phys. J. C 53, 367 (2008) CrossRefADSGoogle Scholar
  39. 39.
    A.B. Borissov, HERMES Collaboration, in Proc. of the 9th Int. Workshop on High-Energy Spin Physics (SPIN 01), ed. by A.V. Efremov, O.B. Teryev, Dubna, Russia, 2001 (JINR, Dubna, 2002), p. 247 Google Scholar
  40. 40.
    P. Joos et al., Nucl. Phys. B 113, 53 (1976) CrossRefADSGoogle Scholar
  41. 41.
    A. Bacchetta, U. D’Alesio, M. Diehl, C.A. Miller, Phys. Rev. D 70, 117504 (2004) CrossRefADSGoogle Scholar
  42. 42.
    A. Sokolov, I. Ternov, Sov. Phys. Dokl. 8, 1203 (1964) ADSGoogle Scholar
  43. 43.
    D.P. Barber et al., Nucl. Instrum. Methods A 329, 79 (1993) CrossRefADSGoogle Scholar
  44. 44.
    M. Beckmann et al., Nucl. Instrum. Methods A 479, 334 (2002) CrossRefADSGoogle Scholar
  45. 45.
    K. Ackerstaff et al. (HERMES Collaboration), Nucl. Instrum. Methods A 417, 230 (1998) CrossRefGoogle Scholar
  46. 46.
    N. Akopov et al., Nucl. Instrum. Methods A 479, 511 (2002) CrossRefADSGoogle Scholar
  47. 47.
    G. Shearer, PhD thesis, University of Glasgow, 2005 Google Scholar
  48. 48.
    T. Sjöstrand, L. Lonnblad, S. Mrenna, P. Skands, PYTHIA 6.3: Physics and manual, hep-ph/0308153 (2003)
  49. 49.
    P. Liebing, PhD thesis, Universität Hamburg, DESY-THESIS-2004-036, 2004 Google Scholar
  50. 50.
    V. Mexner, PhD thesis, University of Amsterdam, 2005 Google Scholar
  51. 51.
    U. Elschenbroich, PhD thesis, Gent University, DESY-THESIS-2006-004, 2006 Google Scholar
  52. 52.
    P. Söding, Phys. Lett. 19, 702 (1966) CrossRefADSGoogle Scholar
  53. 53.
    O.A. Grajek, in Cracow Epiphany Conference on Hadron Spectroscopy, Cracow, 6–8 January, 2005. See http://wwwcompass.cern.ch/compass/publications/ps/ograjek_-epiphany05.ps.gz
  54. 54.
    G. Zech, DESY 95-115, 1995 (unpublished) Google Scholar
  55. 55.
    CERN-CN Division, CERN Program Library Long Writeup D 506, 1992 Google Scholar
  56. 56.
    I. Akushevich, P. Kuzhir, Phys. Lett. B 474, 411 (2000) CrossRefADSGoogle Scholar
  57. 57.
    I. Akushevich, Eur. Phys. J. C 8, 457 (1999) ADSGoogle Scholar
  58. 58.
    C. del Papa et al., Phys. Rev. D 19, 1303 (1979) CrossRefADSGoogle Scholar
  59. 59.
    J. Ballam et al., Phys. Rev. D 10, 765 (1974) CrossRefADSGoogle Scholar
  60. 60.
    M.N. Rosenbluth, Phys. Rev. 79, 615 (1950) zbMATHCrossRefADSGoogle Scholar
  61. 61.
    C. Hadjidakis et al. (CLAS Collaboration), Phys. Lett. B 605, 256 (2005) CrossRefADSGoogle Scholar
  62. 62.
    S.A. Morrow et al. (CLAS Collaboration), Eur. Phys. J. A 39, 5 (2009) CrossRefADSGoogle Scholar
  63. 63.
    D.G. Cassel et al., Phys. Rev. D 24, 2787 (1981) CrossRefADSGoogle Scholar
  64. 64.
    M.R. Adams et al. (E665 Collaboration), Z. Phys. C 74, 237 (1997) CrossRefGoogle Scholar
  65. 65.
    M.A. Pichowsky, T.S.H. Lee, Phys. Lett. B 379, 1 (1996) CrossRefADSGoogle Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag / Società Italiana di Fisica 2009

Authors and Affiliations

  • The HERMES Collaboration
  • A. Airapetian
    • 16
  • N. Akopov
    • 27
  • Z. Akopov
    • 27
  • A. Andrus
    • 15
  • E. C. Aschenauer
    • 7
  • W. Augustyniak
    • 26
  • R. Avakian
    • 27
  • A. Avetissian
    • 27
  • E. Avetissian
    • 11
  • S. Belostotski
    • 19
  • N. Bianchi
    • 11
  • H. P. Blok
    • 18
    • 25
  • H. Böttcher
    • 7
  • C. Bonomo
    • 10
  • A. Borissov
    • 14
    • 7
  • A. Brüll
    • 28
  • V. Bryzgalov
    • 20
  • M. Capiluppi
    • 10
  • G. P. Capitani
    • 11
  • E. Cisbani
    • 22
  • G. Ciullo
    • 10
  • M. Contalbrigo
    • 10
  • P. F. Dalpiaz
    • 10
  • W. Deconinck
    • 16
  • R. De Leo
    • 2
  • M. Demey
    • 18
  • L. De Nardo
    • 23
    • 6
  • E. De Sanctis
    • 11
  • M. Diefenthaler
    • 9
  • P. Di Nezza
    • 11
  • J. Dreschler
    • 18
  • M. Düren
    • 13
  • M. Ehrenfried
    • 9
  • A. Elalaoui-Moulay
    • 1
  • G. Elbakian
    • 27
  • F. Ellinghaus
    • 5
  • U. Elschenbroich
    • 12
  • R. Fabbri
    • 7
  • A. Fantoni
    • 11
  • L. Felawka
    • 23
  • S. Frullani
    • 22
  • A. Funel
    • 11
  • D. Gabbert
    • 7
  • G. Gapienko
    • 20
  • V. Gapienko
    • 20
  • F. Garibaldi
    • 22
  • G. Gavrilov
    • 19
    • 23
    • 6
  • V. Gharibyan
    • 27
  • F. Giordano
    • 10
  • S. Gliske
    • 16
  • O. Grebeniouk
    • 10
  • I. M. Gregor
    • 7
  • H. Guler
    • 7
  • C. Hadjidakis
    • 11
  • M. Hartig
    • 6
  • D. Hasch
    • 11
  • T. Hasegawa
    • 24
  • W. H. A. Hesselink
    • 18
    • 25
  • G. Hill
    • 14
  • A. Hillenbrand
    • 9
  • M. Hoek
    • 13
  • Y. Holler
    • 6
  • B. Hommez
    • 12
  • I. Hristova
    • 7
  • G. Iarygin
    • 8
  • Y. Imazu
    • 24
  • A. Ivanilov
    • 20
  • A. Izotov
    • 19
  • H. E. Jackson
    • 1
  • A. Jgoun
    • 19
  • R. Kaiser
    • 14
  • T. Keri
    • 13
  • E. Kinney
    • 5
  • A. Kisselev
    • 15
    • 19
  • T. Kobayashi
    • 24
  • M. Kopytin
    • 7
  • V. Korotkov
    • 20
  • V. Kozlov
    • 17
  • P. Kravchenko
    • 19
  • V. G. Krivokhijine
    • 8
  • L. Lagamba
    • 2
  • R. Lamb
    • 15
  • L. Lapikás
    • 18
  • I. Lehmann
    • 14
  • P. Lenisa
    • 10
  • P. Liebing
    • 7
  • L. A. Linden-Levy
    • 15
  • W. Lorenzon
    • 16
  • S. Lu
    • 13
  • X.-R. Lu
    • 24
  • B.-Q. Ma
    • 3
  • B. Maiheu
    • 12
  • N. C. R. Makins
    • 15
  • S. I. Manaenkov
    • 19
  • Y. Mao
    • 3
  • B. Marianski
    • 26
  • H. Marukyan
    • 27
  • V. Mexner
    • 18
  • C. A. Miller
    • 23
  • Y. Miyachi
    • 24
  • V. Muccifora
    • 11
  • M. Murray
    • 14
  • A. Mussgiller
    • 9
  • A. Nagaitsev
    • 8
  • E. Nappi
    • 2
  • Y. Naryshkin
    • 19
  • A. Nass
    • 9
  • M. Negodaev
    • 7
  • W.-D. Nowak
    • 7
  • A. Osborne
    • 14
  • L. L. Pappalardo
    • 10
  • R. Perez-Benito
    • 13
  • N. Pickert
    • 9
  • M. Raithel
    • 9
  • D. Reggiani
    • 9
  • P. E. Reimer
    • 1
  • A. Reischl
    • 18
  • A. R. Reolon
    • 11
  • C. Riedl
    • 11
  • K. Rith
    • 9
    Email author
  • S. E. Rock
    • 6
  • G. Rosner
    • 14
  • A. Rostomyan
    • 6
  • L. Rubacek
    • 13
  • J. Rubin
    • 15
  • D. Ryckbosch
    • 12
  • Y. Salomatin
    • 20
  • I. Sanjiev
    • 1
    • 19
  • A. Schäfer
    • 21
  • G. Schnell
    • 24
  • K. P. Schüler
    • 6
  • B. Seitz
    • 13
  • C. Shearer
    • 14
  • T.-A. Shibata
    • 24
  • V. Shutov
    • 8
  • M. Stancari
    • 10
  • M. Statera
    • 10
  • J. E. Steffens
    • 9
  • J. J. M. Steijger
    • 18
  • H. Stenzel
    • 13
  • J. Stewart
    • 7
  • F. Stinzing
    • 9
  • J. Streit
    • 13
  • P. Tait
    • 9
  • S. Taroian
    • 27
  • B. Tchuiko
    • 20
  • A. Terkulov
    • 17
  • A. Trzcinski
    • 26
  • M. Tytgat
    • 12
  • A. Vandenbroucke
    • 12
  • P. B. van der Nat
    • 18
  • G. van der Steenhoven
    • 18
  • Y. Van Haarlem
    • 12
  • C. Van Hulse
    • 12
  • M. Varanda
    • 6
  • D. Veretennikov
    • 19
  • V. Vikhrov
    • 19
  • I. Vilardi
    • 2
  • C. Vogel
    • 9
  • S. Wang
    • 3
  • S. Yaschenko
    • 9
  • H. Ye
    • 3
  • Y. Ye
    • 4
  • Z. Ye
    • 6
  • S. Yen
    • 23
  • W. Yu
    • 13
  • D. Zeiler
    • 9
  • B. Zihlmann
    • 12
  • P. Zupranski
    • 26
  1. 1.Physics DivisionArgonne National LaboratoryArgonneUSA
  2. 2.Istituto Nazionale di Fisica NucleareSezione di BariBariItaly
  3. 3.School of PhysicsPeking UniversityBeijingChina
  4. 4.Department of Modern PhysicsUniversity of Science and Technology of ChinaAnhuiChina
  5. 5.Nuclear Physics LaboratoryUniversity of ColoradoBoulderUSA
  6. 6.DESYHamburgGermany
  7. 7.DESYZeuthenGermany
  8. 8.Joint Institute for Nuclear ResearchDubnaRussia
  9. 9.Physikalisches InstitutUniversität Erlangen-NürnbergErlangenGermany
  10. 10.Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara and Dipartimento di FisicaUniversità di FerraraFerraraItaly
  11. 11.Istituto Nazionale di Fisica NucleareLaboratori Nazionali di FrascatiFrascatiItaly
  12. 12.Department of Subatomic and Radiation PhysicsUniversity of GentGentBelgium
  13. 13.Physikalisches InstitutUniversität GießenGießenGermany
  14. 14.Department of Physics and AstronomyUniversity of GlasgowGlasgowUK
  15. 15.Department of PhysicsUniversity of IllinoisUrbanaUSA
  16. 16.Randall Laboratory of PhysicsUniversity of MichiganAnn ArborUSA
  17. 17.Lebedev Physical InstituteMoscowRussia
  18. 18.National Institute for Subatomic Physics (Nikhef)AmsterdamThe Netherlands
  19. 19.Petersburg Nuclear Physics InstituteGatchinaRussia
  20. 20.Institute for High Energy PhysicsProtvinoRussia
  21. 21.Institut für Theoretische PhysikUniversität RegensburgRegensburgGermany
  22. 22.Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione Roma 1, Gruppo Sanità and Physics LaboratoryIstituto Superiore di SanitàRomaItaly
  23. 23.TRIUMFVancouverCanada
  24. 24.Department of PhysicsTokyo Institute of TechnologyTokyoJapan
  25. 25.Department of PhysicsVrije UniversiteitAmsterdamThe Netherlands
  26. 26.Andrzej Soltan Institute for Nuclear StudiesWarsawPoland
  27. 27.Yerevan Physics InstituteYerevanArmenia
  28. 28.HamptonUSA

Personalised recommendations