Asymptotic freedom can describe the strong interaction, because in the non-Abelian gauge field, the effective coupling constant becomes smaller as the transfer momenta increase. In this thesis, the asymptotic freedom and its related experiments, especially deep inelastic lepton-hadron scattering using the parton model are described.
It is well known that Bjorken scaling can be explained assuming that proton is consisted of partons on the mass shell. But it is also known there is no scaling deviation in this scheme. In this thesis, we assume that scaling deviation is originated from off-shell parton. Using the asymptotic freedom we can get S-matrix, so that in some sense it is equivalent to knowing the momentum distribution of off-shell partons. In the course of this analysis, GellMann-Low equation is used rather than Callan-Symanzik equation. Neglecting the infrared catastrophe from the massless gluon, it can describe existing experimental data rather well.
Asymptotic freedone은 강작용을 기술할 수 있는 방법을 제공해 주었는데 이것은 Non-abelian gauge 장에서는 효과적인 작용상수 (effective coupling const) 가 전이운동량 (transfer momenta) 이 커짐에 따라 점차 작아지기 때문이다. 이 논문에서는 이 이론과 이의 실험과의 비교를 설명했는데 특히 전자-양성자 비탄성 충돌은 기존의 이론이 썩 만족스럽지 못하여 parton model의 입장에서 새롭게 분석하였다.
양성자를 mass shell 위에 놓인 parton 들이라 기술하면 Bjorken scaling을 주는 것은 잘 알려져 있으나 scaling deviation 은 잘 설명이 되지 않았다. 여기서는 이것이 off shell parton 들에 의해 생겼다고 보았으며 이들의 산란행렬에 대한 기여를 구하기 위해 Asymptotic freedom 이론을 사용하였는데 이것은 실제로는 off shell parton의 운동량에 대한 분포를 알아낸 것과 같은 효과를 지닌다. 특히 종래의 Callan-Symanzik 방정식을 사용하기에는 불합리한 점이 있어 Gell Man-Low 의 방정식을 사용하였다.
이 결과는 질량이 없는 Gluon 에 발생하는 infrared-catastrophe가 포함되어 애매한 점이 있으나 실험결과를 어느정도 설명할 수 있었다.
