Towards a resolution of the proton form factor problem: new electron and positron scattering data - CNRS - Centre national de la recherche scientifique Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Physical Review Letters Année : 2015

Towards a resolution of the proton form factor problem: new electron and positron scattering data

D. Adikaram , D. Rimal , L. B. Weinstein , B. Raue , P. Khetarpal , R. P. Bennett , J. Arrington , W. K. Brooks , K. P. Adhikari , A. V. Afanasev , M. J. Amaryan , M. D. Anderson , J. Ball (1) , M. Battaglieri , I. Bedlinskiy , A. S. Biselli , J. Bono , S. Boiarinov , W. J. Briscoe , V. D. Burkert , D. S. Carman , A. Celentano , S. Chandavar , G. Charles (1) , L. Colaneri , P. L. Cole , M. Contalbrigo , A. d'Angelo , N. Dashyan , R. de Vita , E. de Sanctis , A. Deur , C. Djalali , G. E. Dodge , R. Dupre (2) , H. Egiyan , A. El Alaoui , L. El Fassi , P. Eugenio , G. Fedotov , S. Fegan , A. Filippi , J. A. Fleming , A. Fradi , G. P. Gilfoyle , K. L. Giovanetti , F. X. Girod , J. T. Goetz , W. Gohn , E. Golovatch , R. W. Gothe , K. A. Griffioen , M. Guidal (2) , L. Guo , K. Hafidi , H. Hakobyan , N. Harrison , M. Hattawy (2) , K. Hicks , M. Holtrop , S. M. Hughes , C. E. Hyde , Y. Ilieva , D. G. Ireland , B. S. Ishkhanov , D. Jenkins , H. Jiang , K. Joo , S. Joosten , M. Khandaker , W. Kim , A. Klein , F. J. Klein , S. Koirala , V. Kubarovsky , S. E. Kuhn , H. Y. Lu , I . J . D. Macgregor , N. Markov , M. Mayer , B. Mckinnon , M. D. Mestayer , C. A. Meyer , M. Mirazita , V. Mokeev , R. A. Montgomery , C. I. Moody , H. Moutarde , A Movsisyan , C. Muñoz Camacho (2) , P. Nadel-Turonski , S. Niccolai (2) , G. Niculescu , M. Osipenko , A. I. Ostrovidov , K. Park , E. Pasyuk , S. Pisano (2) , O. Pogorelko , S. Procureur (1) , Y. Prok , D. Protopopescu , A. J. R. Puckett , M. Ripani , A. Rizzo , G. Rosner , P. Rossi , F. Sabatié (1) , D. Schott , R. A. Schumacher , Y. G. Sharabian , A. Simonyan , I. Skorodumina , E. S. Smith , G. D. Smith , D. I. Sober , N. Sparveris , S. Stepanyan , S. Strauch , V. Sytnik , M. Taiuti , Ye Tian , A. Trivedi , M. Ungaro , H. Voskanyan , E. Voutier (3) , N. K. Walford , D. P. Watts , X. Wei , M. H. Wood , N. Zachariou , L. Zana , J. Zhang , Z. W. Zhao , I. Zonta
D. Adikaram
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D. Rimal
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L. B. Weinstein
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B. Raue
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R. P. Bennett
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J. Zhang
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Z. W. Zhao
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I. Zonta
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Résumé

There is a significant discrepancy between the values of the proton electric form factor, $G_E^p$, extracted using unpolarized and polarized electron scattering. Calculations predict that small two-photon exchange (TPE) contributions can significantly affect the extraction of $G_E^p$ from the unpolarized electron-proton cross sections. We determined the TPE contribution by measuring the ratio of positron-proton to electron-proton elastic scattering cross sections using a simultaneous, tertiary electron-positron beam incident on a liquid hydrogen target and detecting the scattered particles in the Jefferson Lab CLAS detector. This novel technique allowed us to cover a wide range in virtual photon polarization ($\varepsilon$) and momentum transfer ($Q^2$) simultaneously, as well as to cancel luminosity-related systematic errors. The cross section ratio increases with decreasing $\varepsilon$ at $Q^2 = 1.45 \text{ GeV}^2$. This measurement is consistent with the size of the form factor discrepancy at $Q^2\approx 1.75$ GeV$^2$ and with hadronic calculations including nucleon and $\Delta$ intermediate states, which have been shown to resolve the discrepancy up to $2-3$ GeV$^2$.

Dates et versions

in2p3-01088523 , version 1 (28-11-2014)

Identifiants

Citer

D. Adikaram, D. Rimal, L. B. Weinstein, B. Raue, P. Khetarpal, et al.. Towards a resolution of the proton form factor problem: new electron and positron scattering data. Physical Review Letters, 2015, 114, pp.062003. ⟨10.1103/PhysRevLett.114.062003⟩. ⟨in2p3-01088523⟩
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