Sven-Olaf Moch , Dissertation, Fachbereich Physik der Universität Hamburg, 1997 :

"QCD-Instantons in Deep-Inelastic Scattering "


Schlagwörter: instanton, chirality-violation, deep-inelastic scattering, cross section, structure function
Summary

Kurzfassung

Instantonen induzieren Prozesse, die von der konventionellen Stoerungstheorie nicht beschrieben werden, die aber nichtsdestotrotz aufgrund der ABJ-Anomalie zwangslaeufig sogar fuer kleine Kopplungen existieren muessen. In dieser Dissertation stellen wir eine systematische theoretische Untersuchung dieser chiralitaetsverletzenden Prozesse in tiefinelastischer Streuung in QCD vor. Wir zeigen, dass die durchschnittliche Groesse der Instantonen, die zu den physikalischen Observablen beitragen, durch die typische inverse harte Impulsskala in tiefinelastischer Streuung, 1/Q, bestimmt wird, die einen dynamischen Abschneideparameter fuer grosse Instantonen liefert. Es wird vorgefuehrt, dass Wirkungsquerschnitte fuer Instanton-induzierte Streuung bei festen Winkeln und grosser Virtualitaet Q in fuehrender Ordnung der semiklassischen Approximation zuverlaessig bestimmt werden koennen mittels gewoehnlicher Instanton-Stoerungstheorie. Instanton-induzierte Beitraege zu Partonstrukturfunktionen sowie die dazugehoerigen Partondichten im Instanton-Hintergrund werden berechnet. Es wird ein Ausblick auf die Moeglichkeit der kollinearen Faktorisierung fuer Instanton-induzierte Beitraege zu Nukleonstrukturfunktionen gegeben.

Titel

Kurzfassung

Summary

Instantons induce processes, which are not accounted for by conventional perturbation theory, but which are, nevertheless, bound to exist even for small couplings due to the ABJ-anomaly. In this thesis, we present a systematic theoretical investigation of these chirality-violating processes for deep-inelastic scattering in QCD. We show, that the average size of the instantons that contribute to the physical observables is governed by the typical inverse hard momentum scale in deep-inelastic scattering, 1/Q, which provides a dynamical infrared cutoff for large size instantons. It is demonstrated, that cross-sections for instanton-induced scattering at fixed angle and large virtuality Q can be reliably determined to leading order semi-classical approximation within standard instanton perturbation theory. Instanton-induced contributions to the parton structure functions are calculated, as well as the corresponding parton distributions in the instanton background. An outlook on the possibility of collinear factorization for instanton-induced contributions to nucleon structure functions is given.