Papers
Topics
Authors
Recent
Search
2000 character limit reached

Exploring Baryon Resonances with Transition Generalized Parton Distributions: Status and Perspectives

Published 24 May 2024 in hep-ph, hep-ex, and nucl-th | (2405.15386v2)

Abstract: QCD gives rise to a rich spectrum of excited baryon states. Understanding their internal structure is important for many areas of nuclear physics, such as nuclear forces, dense matter, and neutrino-nucleus interactions. Generalized parton distributions (GPDs) are an established tool for characterizing the QCD structure of the ground-state nucleon. They are used to create 3D tomographic images of the quark/gluon structure and quantify the mechanical properties such as the distribution of mass, angular momentum and forces in the system. Transition GPDs extend these concepts to $N \rightarrow N\ast$ transitions and can be used to characterize the 3D structure and mechanical properties of baryon resonances. They can be probed in high-momentum-transfer exclusive electroproduction processes with resonance transitions $e + N \rightarrow e' + M + N\ast$, such as deeply-virtual Compton scattering ($M = \gamma$) or meson production ($M = \pi, K$, $etc.$), and in related photon/hadron-induced processes. This White Paper describes a research program aiming to explore baryon resonance structure with transition GPDs. This includes the properties and interpretation of the transition GPDs, theoretical methods for structures and processes, first experimental results from JLab 12 GeV, future measurements with existing and planned facilities (JLab detector and energy upgrades, COMPASS/AMBER, EIC, EicC, J-PARC, LHC ultraperihperal collisions), and the theoretical and experimental developments needed to realize this program.

Definition Search Book Streamline Icon: https://streamlinehq.com
References (262)
  1. arXiv:2212.11107, doi:10.1140/epjc/s10052-023-11949-2.
  2. arXiv:2206.02935, doi:10.1103/PhysRevC.106.055801.
  3. arXiv:1912.10612, doi:10.1088/1361-6471/abb128.
  4. arXiv:hep-ph/9812448, doi:10.1002/prop.2190420202.
  5. arXiv:hep-ph/9704207, doi:10.1103/PhysRevD.56.5524.
  6. arXiv:hep-ph/9609381, doi:10.1103/PhysRevD.55.7114.
  7. doi:10.1016/j.ppnp.2023.104069.
  8. doi:10.1016/j.nima.2020.163419.
  9. arXiv:1802.02739, doi:10.1016/j.physletb.2019.04.038.
  10. arXiv:2005.01872, doi:10.1146/annurev-nucl-030320-033923.
  11. arXiv:2110.04462.
  12. arXiv:2103.05419, doi:10.1016/j.nuclphysa.2022.122447.
  13. arXiv:2211.15746, doi:10.1016/j.ppnp.2023.104032.
  14. arXiv:2102.09222, doi:10.1007/s11467-021-1062-0.
  15. arXiv:hep-ph/0106012, doi:10.1016/S0146-6410(01)00158-2.
  16. arXiv:hep-ph/0307382, doi:10.1016/j.physrep.2003.08.002.
  17. arXiv:hep-ph/0504030, doi:10.1016/j.physrep.2005.06.002.
  18. arXiv:hep-ph/0005108, doi:10.1103/PhysRevD.62.071503.
  19. arXiv:hep-ph/0207047, doi:10.1142/S0217751X03012370.
  20. arXiv:1805.06596, doi:10.1142/S0217751X18300259.
  21. arXiv:1810.09837, doi:10.1140/epjc/s10052-019-6572-3.
  22. doi:10.1093/ptep/ptac097.
  23. doi:10.1051/epjconf/20147302014.
  24. arXiv:2303.11762, doi:10.1103/PhysRevLett.131.021901.
  25. arXiv:2211.09474, doi:10.1103/PhysRevD.107.054009.
  26. arXiv:1912.06375, doi:10.1103/PhysRevD.101.054031.
  27. M. V. Polyakov, A. Tandogan, Comment on “Gravitational transition form factors of N⁢(1535)→N→𝑁1535𝑁N(1535)\to Nitalic_N ( 1535 ) → italic_N ”, Phys. Rev. D 101 (11) (2020) 118501. doi:10.1103/PhysRevD.101.118501.
  28. arXiv:2206.10202, doi:10.1016/j.physletb.2022.137442.
  29. arXiv:2304.08575, doi:10.1016/j.physletb.2023.138083.
  30. arXiv:1606.08388, doi:10.1103/PhysRevC.94.045202.
  31. arXiv:hep-ph/0101279, doi:10.1103/PhysRevLett.87.022001.
  32. arXiv:nucl-th/0308033, doi:10.1016/j.nuclphysa.2004.02.005.
  33. arXiv:hep-ph/0305231, doi:10.1103/PhysRevD.68.034018.
  34. arXiv:hep-ph/0503076, doi:10.1088/0954-3899/31/7/B01.
  35. arXiv:2312.05193, doi:10.1007/JHEP03(2024)007.
  36. arXiv:2312.09675, doi:10.1103/PhysRevD.109.016009.
  37. arXiv:2206.03813, doi:10.1103/PhysRevD.108.086026.
  38. arXiv:2008.10573, doi:10.1103/PhysRevLett.125.262001.
  39. arXiv:2209.05373, doi:10.1103/PhysRevD.106.114512.
  40. arXiv:2310.13114, doi:10.1103/PhysRevD.109.034508.
  41. arXiv:1104.5152, doi:10.1103/PhysRevD.84.074508.
  42. arXiv:1911.02635, doi:10.1103/PhysRevD.101.054511.
  43. arXiv:2303.00119, doi:10.1103/PhysRevD.108.034021.
  44. arXiv:2306.09360.
  45. arXiv:0706.3356, doi:10.1016/j.physrep.2007.12.001.
  46. arXiv:1406.7819, doi:10.1103/PhysRevLett.113.232504.
  47. arXiv:1809.03235, doi:10.1140/epjc/s10052-019-6816-2.
  48. arXiv:0808.0182, doi:10.1103/PhysRevLett.101.202003.
  49. arXiv:hep-ph/0110080, doi:10.1016/S0370-2693(01)01345-4.
  50. arXiv:1605.00364, doi:10.1103/PhysRevD.93.114034.
  51. doi:10.1103/PhysRevD.80.074003.
  52. arXiv:hep-ph/9603249, doi:10.1103/PhysRevLett.78.610.
  53. arXiv:hep-ph/9604317, doi:10.1016/0370-2693(96)00528-X.
  54. arXiv:hep-ph/9611433, doi:10.1103/PhysRevD.56.2982.
  55. arXiv:hep-ph/0101335, doi:10.1007/s100520100635.
  56. arXiv:1606.07821, doi:10.1103/PhysRevD.95.011501.
  57. arXiv:hep-ph/0609045.
  58. arXiv:hep-ph/0609004, doi:10.1016/j.physrep.2006.09.006.
  59. doi:10.1016/0003-4916(73)90476-4.
  60. doi:10.1016/0003-4916(68)90278-9.
  61. doi:10.1103/PhysRevD.12.2644.
  62. arXiv:1109.6745, doi:10.1140/epjst/e2011-01488-9.
  63. arXiv:0811.2285, doi:10.1016/j.physletb.2009.01.048.
  64. arXiv:1710.02549, doi:10.1103/RevModPhys.91.011003.
  65. arXiv:0904.0458, doi:10.1016/j.nuclphysb.2010.07.015.
  66. arXiv:hep-ph/0308191, doi:10.1103/PhysRevD.69.054012.
  67. arXiv:hep-ph/0505189, doi:10.1103/PhysRevD.72.094020.
  68. arXiv:2305.12714, doi:10.1103/PhysRevD.108.034024.
  69. arXiv:0705.2409, doi:10.1103/PhysRevLett.99.112001.
  70. arXiv:1002.0355, doi:10.1146/annurev.nucl.012809.104508.
  71. arXiv:1010.3629, doi:10.1103/PhysRevC.83.015203.
  72. arXiv:1105.6364, doi:10.1103/PhysRevC.84.045205.
  73. arXiv:1308.1634, doi:10.1007/JHEP01(2014)092.
  74. arXiv:2204.11863, doi:10.1103/PhysRevD.106.054005.
  75. arXiv:2404.17444.
  76. arXiv:0710.0835, doi:10.1103/PhysRevLett.100.032004.
  77. arXiv:1605.00997, doi:10.1140/epja/i2016-16285-8.
  78. arXiv:1703.04534, doi:10.1016/j.nuclphysa.2017.05.002.
  79. arXiv:1309.4235, doi:10.1016/j.physrep.2014.02.010.
  80. arXiv:1905.02742, doi:10.1016/j.physletb.2019.134847.
  81. arXiv:hep-ph/0304249, doi:10.1103/PhysRevLett.92.042002.
  82. arXiv:0705.4295, doi:10.1103/PhysRevD.77.094502.
  83. arXiv:1001.3620, doi:10.1103/PhysRevD.82.094502.
  84. arXiv:1812.08256, doi:10.1103/PhysRevD.100.014507.
  85. arXiv:1908.10706, doi:10.1103/PhysRevD.101.034519.
  86. arXiv:hep-ph/0210165, doi:10.1016/S0370-2693(03)00036-4.
  87. arXiv:1609.07099, doi:10.1103/PhysRevD.94.114021.
  88. arXiv:1704.08557, doi:10.1016/j.physletb.2017.11.018.
  89. arXiv:2303.08347, doi:10.1103/RevModPhys.95.041002.
  90. arXiv:hep-ph/9902451, doi:10.1103/PhysRevD.60.114017.
  91. doi:10.1038/s41586-018-0060-z.
  92. doi:10.1038/s41586-019-1211-6.
  93. arXiv:1905.02089, doi:10.1140/epjc/s10052-019-7117-5.
  94. doi:10.1016/j.physletb.2006.01.076.
  95. arXiv:0805.3568, doi:10.1103/PhysRevD.79.054014.
  96. arXiv:nucl-th/0407052.
  97. doi:10.1016/0550-3213(74)90154-0.
  98. doi:10.1016/0550-3213(79)90232-3.
  99. arXiv:hep-ph/9310379, doi:10.1103/PhysRevD.51.2489.
  100. arXiv:hep-ph/9411234, doi:10.1103/PhysRevD.51.3697.
  101. arXiv:hep-ph/9803349, doi:10.1146/annurev.nucl.48.1.81.
  102. arXiv:hep-ph/0205108, doi:10.1103/PhysRevD.66.056002.
  103. arXiv:hep-ph/0207092, doi:10.1103/PhysRevLett.89.242001.
  104. arXiv:0711.0147, doi:10.1103/PhysRevD.76.111501.
  105. arXiv:hep-ph/9911381, doi:10.1103/PhysRevLett.84.2589.
  106. arXiv:1210.2364, doi:10.1103/PhysRevD.87.016019.
  107. arXiv:1911.00987, doi:10.1103/PhysRevD.101.054026.
  108. doi:10.1016/0550-3213(88)90443-9.
  109. arXiv:hep-ph/9710270, doi:10.1103/PhysRevD.57.4325.
  110. doi:10.1016/0550-3213(89)90570-1.
  111. arXiv:2311.08700, doi:10.1140/epjs/s11734-023-01046-6.
  112. arXiv:hep-ph/0510237, doi:10.1103/PhysRevD.73.034020.
  113. arXiv:hep-ph/0604050, doi:10.1103/PhysRevD.73.094019.
  114. arXiv:1310.1375, doi:10.1103/PhysRevD.88.114021.
  115. arXiv:1505.05759, doi:10.1103/PhysRevD.92.014018.
  116. arXiv:1607.01504, doi:10.1103/PhysRevD.94.034011.
  117. arXiv:0710.3265, doi:10.1103/PhysRevD.77.034016.
  118. arXiv:1903.12590, doi:10.1140/epja/i2019-12803-6.
  119. arXiv:hep-ph/9306299, doi:10.1103/PhysRevLett.72.1790.
  120. arXiv:1305.1539, doi:10.1103/PhysRevLett.110.262002.
  121. arXiv:1404.6680, doi:10.1007/s11433-014-5492-3.
  122. arXiv:hep-lat/0507007, doi:10.1103/PhysRevD.73.014501.
  123. arXiv:0709.1348, doi:10.1140/epjc/s10052-008-0608-4.
  124. arXiv:1705.01488, doi:10.1103/PhysRevD.96.034025.
  125. arXiv:1706.05373, doi:10.1103/PhysRevD.96.094503.
  126. arXiv:1703.01153, doi:10.1103/PhysRevLett.118.242001.
  127. arXiv:1709.03018, doi:10.1103/PhysRevLett.120.022003.
  128. arXiv:2008.12474, doi:10.1103/PhysRevLett.127.182001.
  129. arXiv:2108.10789, doi:10.1103/PhysRevD.105.034501.
  130. arXiv:2110.11532, doi:10.1103/PhysRevD.105.014502.
  131. arXiv:2112.07519, doi:10.1016/j.physletb.2021.136821.
  132. arXiv:2305.11117, doi:10.1103/PhysRevD.108.014507.
  133. arXiv:2306.05533, doi:10.1103/PhysRevD.108.054501.
  134. arXiv:1811.07248, doi:10.1155/2019/3036904.
  135. arXiv:2004.03543, doi:10.1103/RevModPhys.93.035005.
  136. arXiv:2010.02445, doi:10.1140/epja/s10050-021-00353-7.
  137. arXiv:2110.07440, doi:10.22323/1.396.0017.
  138. arXiv:hep-lat/9212016, doi:10.1103/PhysRevD.48.2230.
  139. arXiv:1011.3233, doi:10.1103/PhysRevD.83.014501.
  140. arXiv:1807.08357, doi:10.1103/PhysRevD.98.074502.
  141. arXiv:2308.12458, doi:10.1103/PhysRevD.108.094514.
  142. arXiv:hep-ph/0304252, doi:10.1016/S0375-9474(03)01061-3.
  143. arXiv:hep-ph/9801260, doi:10.1103/PhysRevD.58.094018.
  144. arXiv:hep-ph/9801262, doi:10.1103/PhysRevD.59.074009.
  145. arXiv:0710.0306, doi:10.1140/epja/i2007-10490-6.
  146. arXiv:1401.7621, doi:10.1103/PhysRevD.89.074022.
  147. arXiv:hep-ph/9901429, doi:10.1103/PhysRevD.60.014010.
  148. arXiv:1901.11380, doi:10.1140/epja/i2019-12747-9.
  149. arXiv:hep-ph/9605376, doi:10.1007/s002880050430.
  150. arXiv:0906.0460, doi:10.1140/epjc/s10052-009-1178-9.
  151. arXiv:0708.3569, doi:10.1140/epjc/s10052-007-0466-5.
  152. arXiv:1106.4897, doi:10.1140/epja/i2011-11112-6.
  153. doi:10.1103/PhysRev.93.233.
  154. doi:10.1103/PhysRev.125.1429.
  155. doi:10.1103/PhysRev.128.862.
  156. doi:10.1103/PhysRevLett.69.1877.
  157. arXiv:hep-ph/9501384, doi:10.1142/S0218301395000092.
  158. doi:10.1016/0550-3213(72)90238-6.
  159. arXiv:hep-ph/0611386, doi:10.1103/PhysRevD.75.014021.
  160. arXiv:1201.0903, doi:10.1103/PhysRevC.85.035208.
  161. arXiv:1211.6460, doi:10.1103/PhysRevC.87.045205.
  162. arXiv:2210.14557, doi:10.1016/j.physletb.2023.137761.
  163. arXiv:2307.07874, doi:10.1016/j.physletb.2024.138459.
  164. doi:10.1103/PhysRevC.78.045202.
  165. arXiv:2108.11746, doi:10.1103/PhysRevLett.127.262501.
  166. arXiv:1709.01063, doi:10.22323/1.297.0249.
  167. arXiv:1506.04619, doi:10.1016/j.physletb.2015.07.016.
  168. arXiv:2103.01079, doi:10.1016/j.physrep.2021.09.002.
  169. doi:10.1103/PhysRevD.95.034021.
  170. doi:10.1007/s00601-013-0660-y.
  171. doi:10.7566/JPSCP.8.022012.
  172. arXiv:1210.6975, doi:10.1140/epjc/s10052-013-2278-0.
  173. doi:10.1007/JHEP08(2022)103.
  174. doi:10.1103/PhysRevD.107.014007.
  175. arXiv:hep-ph/0410251, doi:10.1103/PhysRevD.72.054013.
  176. arXiv:1312.1596, doi:10.1103/PhysRevD.89.054007.
  177. arXiv:1508.06757, doi:10.1103/PhysRevD.93.032003.
  178. arXiv:1711.08088, doi:10.1103/PhysRevD.97.014020.
  179. doi:10.1103/PhysRevD.88.034010.
  180. doi:10.1103/PhysRevD.93.034006.
  181. arXiv:hep-ph/0507286, doi:10.1146/annurev.nucl.53.041002.110615.
  182. arXiv:hep-ph/9703449, doi:10.1016/S0370-2693(97)01152-0.
  183. arXiv:hep-ph/9902410, doi:10.1103/PhysRevD.60.014015.
  184. doi:10.1103/PhysRev.120.1857.
  185. doi:10.1103/PhysRevD.18.1696.
  186. arXiv:1407.8458, doi:10.1016/j.physletb.2014.10.068.
  187. arXiv:1603.04349, doi:10.1103/PhysRevLett.117.052301.
  188. arXiv:1607.01711, doi:10.1103/PhysRevD.94.034042.
  189. arXiv:0910.5831, doi:10.1007/JHEP05(2010)032.
  190. arXiv:0708.1478, doi:10.1186/1754-0410-1-6.
  191. arXiv:hep-ex/0504010, doi:10.1016/j.nuclphysb.2005.04.009.
  192. arXiv:1111.4905, doi:10.1140/epjc/s10052-012-1869-5.
  193. arXiv:hep-ex/9603005, doi:10.1016/0550-3213(96)00274-X.
  194. arXiv:hep-ex/0205064, doi:10.1007/s10052-002-1009-8.
  195. arXiv:hep-ex/0510016, doi:10.1140/epjc/s2006-02519-5.
  196. arXiv:1002.0234, doi:10.1140/epjc/s10052-010-1376-5.
  197. arXiv:1304.5162, doi:10.1140/epjc/s10052-013-2466-y.
  198. arXiv:hep-ex/9708010, doi:10.1007/s002880050583.
  199. arXiv:hep-ex/0211011, doi:10.1140/epjc/s2002-01130-2.
  200. arXiv:hep-ex/0404008, doi:10.1016/j.nuclphysb.2004.06.034.
  201. arXiv:0906.1424, doi:10.1088/1126-6708/2009/12/007.
  202. arXiv:1211.6946, doi:10.1007/JHEP02(2013)071.
  203. arXiv:hep-ex/0205107, doi:10.1016/S0370-2693(02)02275-X.
  204. arXiv:0903.4205, doi:10.1016/j.physletb.2009.07.066.
  205. arXiv:1111.2133, doi:10.1016/j.physletb.2012.01.009.
  206. arXiv:hep-ex/0505061, doi:10.1140/epjc/s2005-02345-3.
  207. arXiv:0709.4114, doi:10.1016/j.physletb.2007.11.093.
  208. arXiv:0907.5289, doi:10.1016/j.physletb.2009.10.035.
  209. arXiv:hep-ex/0305028, doi:10.1016/j.physletb.2003.08.048.
  210. arXiv:0812.2517, doi:10.1088/1126-6708/2009/05/108.
  211. arXiv:0901.0701, doi:10.1140/epjc/s10052-009-1082-3.
  212. arXiv:1702.00345, doi:10.1140/epjc/s10052-017-4899-1.
  213. arXiv:1508.03176, doi:10.1140/epjc/s10052-015-3863-1.
  214. arXiv:2212.00655, doi:10.1007/JHEP03(2023)241.
  215. arXiv:2302.12026, doi:10.1103/PhysRevD.107.094023.
  216. arXiv:1301.7084, doi:10.1088/0954-3899/40/4/045001.
  217. arXiv:1401.3288, doi:10.1088/0954-3899/41/5/055002.
  218. arXiv:1505.08139, doi:10.1007/JHEP09(2015)084.
  219. arXiv:1806.04079, doi:10.1007/JHEP10(2018)167.
  220. arXiv:1809.11080, doi:10.1140/epjc/s10052-019-6774-8.
  221. arXiv:1209.3715, doi:10.1016/j.physletb.2012.11.059.
  222. arXiv:1305.1467, doi:10.1140/epjc/s10052-013-2617-1.
  223. arXiv:1605.06966, doi:10.1016/j.physletb.2017.07.001.
  224. arXiv:1904.06272, doi:10.1016/j.physletb.2019.134926.
  225. arXiv:2101.04577, doi:10.1140/epjc/s10052-021-09437-6.
  226. arXiv:2101.04623, doi:10.1016/j.physletb.2021.136280.
  227. arXiv:2108.02681, doi:10.1103/PhysRevC.105.L032201.
  228. arXiv:2206.08221, doi:10.1007/JHEP06(2023)146.
  229. arXiv:2006.13857, doi:10.1103/PhysRevD.102.114021.
  230. arXiv:0811.0321, doi:10.1103/PhysRevD.79.014010.
  231. arXiv:2304.12403, doi:10.1103/PhysRevD.108.112004.
  232. doi:10.1103/PhysRevD.18.1696. URL https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevD.18.1696
  233. arXiv:1812.06772, doi:10.23731/CYRM-2019-007.1159.
  234. arXiv:1807.00603, doi:10.1016/j.physrep.2021.01.002.
  235. arXiv:1810.07907, doi:10.1103/PhysRevLett.122.132002.
  236. arXiv:1808.06127, doi:10.1103/PhysRevLett.121.222001.
  237. arXiv:hep-ex/0703049, doi:10.1016/j.nima.2007.03.026.
  238. arXiv:1808.00848.
  239. arXiv:1212.1701, doi:10.1140/epja/i2016-16268-9.
  240. doi:10.15120/GSI-2023-00462.
  241. LHCb SMOG Upgrade (2019). doi:10.17181/CERN.SAQC.EOWH.
  242. arXiv:1901.08002.
  243. arXiv:2302.07279, doi:10.1007/JHEP05(2023)150.
  244. arXiv:2104.03836, doi:10.1103/PhysRevD.103.114019.
  245. arXiv:2303.12006, doi:10.1103/PhysRevD.108.036027.
  246. arXiv:2101.03855, doi:10.1140/epjc/s10052-021-09069-w.
  247. arXiv:2312.09624, doi:10.1103/PhysRevD.109.054010.
  248. arXiv:hep-ph/0501242, doi:10.1140/epjc/s2005-02298-5.
  249. doi:10.1103/PhysRevLett.80.5064.
  250. arXiv:1304.7645, doi:10.1103/PhysRevD.88.014001.
  251. arXiv:1512.09014, doi:10.1051/epjconf/201611201012.
  252. arXiv:hep-ph/0207153.
  253. arXiv:0811.2901, doi:10.1140/epja/i2008-10759-2.
  254. arXiv:1412.4165, doi:10.1007/JHEP03(2015)052.
  255. doi:10.3390/particles6010015.
  256. arXiv:2112.10528, doi:10.1140/epjc/s10052-022-10211-5.
  257. arXiv:1209.2559, doi:10.1103/PhysRevLett.109.242001.
  258. arXiv:2109.10373, doi:10.1007/JHEP12(2021)103.
  259. arXiv:2211.04902, doi:10.1007/JHEP01(2023)078.
  260. arXiv:hep-ph/0703179, doi:10.1016/j.nuclphysb.2007.10.029.
  261. arXiv:1512.06174, doi:10.1140/epjc/s10052-018-5948-0.
  262. arXiv:2205.01762, doi:10.1140/epjc/s10052-022-10651-z.
Citations (2)

Summary

No one has generated a summary of this paper yet.

Paper to Video (Beta)

No one has generated a video about this paper yet.

Whiteboard

No one has generated a whiteboard explanation for this paper yet.

Open Problems

We haven't generated a list of open problems mentioned in this paper yet.

Continue Learning

We haven't generated follow-up questions for this paper yet.

Collections

Sign up for free to add this paper to one or more collections.

Tweets

Sign up for free to view the 2 tweets with 0 likes about this paper.