Spin density matrix elements in exclusive $$\rho ^0$$ meson muoproduction
Authors:   COMPASS Collaboration, Alexeev G. D. , Alexeev M. G. , Alice C. , Amoroso A. , Andrieux V. , Anosov V. , Augsten K. , Augustyniak W. , Azevedo C. D. R. , Badelek B. , Barth J. , Beck R. , Bedfer Y. , Bernhard J. , Bodlak M. , Bradamante F. , Bressan A. , Burtsev V. E. , Chang W.-C. , Chatterjee C. , Chiosso M. , Chumakov A. G. , Chung S.-U. , Cicuttin A. , Correia P. M. M. , Crespo M. L. , D’Ago D. , Torre S. Dalla , Dasgupta S. S. , Dasgupta S. , Carro F. Del , Denisenko I. , Denisov O. Yu. , Donskov S. V. , Doshita N. , Dreisbach Ch. , Dünnweber W. , Dusaev R. R. , Ecker D. , Efremov A. , Eremeev D. , Faccioli P. , Faessler M. , Finger M. , Finger M. , Fischer H. , Flöthner K. J. , Florian W. , Friedrich J. M. , Frolov V. , Garcia Ordòñez L.G. , Gautheron F. , Gavrichtchouk O. P. , Gerassimov S. , Giarra J. , Giordano D. , Gorzellik M. , Grasso A. , Gridin A. , Perdekamp M. Grosse , Grube B. , Grüner M. , Guskov A. , Harrach D. von , Hoffmann M. , Horikawa N. , d’Hose N. , Hsieh C.-Y. , Huber S. , Ishimoto S. , Ivanov A. , Iwata T. , Jandek M. , Jary V. , Joosten R. , Kabuß E. , Kaspar F. , Kerbizi A. , Ketzer B. , Khatun A. , Khaustov G. V. , Klein F. , Koivuniemi J. H. , Kolosov V. N. , Horikawa K. Kondo , Konorov I. , Konstantinov V. F. , Korzenev A. M. , Kotzinian A. M. , Kouznetsov O. M. , Koval A. , Kral Z. , Krinner F. , Kunne F. , Kurek K. , Kurjata R. P. , Kveton A. , Lavickova K. , Levorato S. , Lian Y.-S. , Lichtenstadt J. , Lin P.-J. , Longo R. , Lyubovitskij V. E. , Maggiora A. , Magnon A. , Makins N. , Makke N. , Mallot G. K. , Maltsev A. , Mamon S. A. , Martin A. , Marzec J. , Matoušek J. , Matsuda T. , Mattson G. , Pires C. Menezes , Metzger F. , Meyer M. , Meyer W. , Mikhailov Yu. V. , Mikhasenko M. , Mitrofanov E. , Miura D. , Miyachi Y. , Molina R. , Moretti A. , Nagaytsev A. , Naim C. , Neyret D. , Niemiec M. , Nový J. , Nowak W.-D. , Nukazuka G. , Olshevsky A. G. , Ostrick M. , Panzieri D. , Parsamyan B. , Paul S. , Pekeler H. , Peng J.-C. , Pešek M. , Peshekhonov D. V. , Pešková M. , Platchkov S. , Pochodzalla J. , Polyakov V. A. , Quaresma M. , Quintans C. , Reicherz G. , Riedl C. , Ryabchikov D. I. , Rychter A. , Ryva A. , Samoylenko V. D. , Sandacz A. , Sarkar S. , Savin I. A. , Sbrizzai G. , Schmieden H. , Selyunin A. , Sharko K. , Sinha L. , Slunecka M. , Spülbeck D. , Srnka A. , Stolarski M. , Subrt O. , Sulc M. , Suzuki H. , Tessaro S. , Tessarotto F. , Thiel A. , Tomsa J. , Tosello F. , Townsend A. , Triloki T. , Tskhay V. , Valinoti B. , Veit B. M. , Veloso J. F. C. A. , Ventura B. , Virius M. , Wagner M. , Wallner S. , Zaremba K. , Zavertyaev M. , Zemko M. , Zemlyanichkina E. , Ziembicki M. 
Published: March 2024

AbstractWe report on a measurement of Spin Density Matrix Elements (SDMEs) in hard exclusive $$\rho ^0$$

ρ
0

meson muoproduction at COMPASS using 160 GeV/c polarised $$ \mu ^{+}$$

μ
+

and $$ \mu ^{-}$$

μ
-

beams impinging on a liquid hydrogen target. The measurement covers the kinematic range 5.0 GeV/$$c^2$$

c
2

$$< W<$$

<
W
<

17.0 GeV/$$c^2$$

c
2

, 1.0 (GeV/c)$$^2$$

2

$$< Q^2<$$

<

Q
2

<

10.0 (GeV/c)$$^2$$

2

and 0.01 (GeV/c)$$^2$$

2

$$< p_{\textrm{T}}^2<$$

<

p

T

2

<

0.5 (GeV/c)$$^2$$

2

. Here, W denotes the mass of the final hadronic system, $$Q^2$$

Q
2

the virtuality of the exchanged photon, and $$p_{\textrm{T}}$$

p
T

the transverse momentum of the $$\rho ^0$$

ρ
0

meson with respect to the virtual-photon direction. The measured non-zero SDMEs for the transitions of transversely polarised virtual photons to longitudinally polarised vector mesons ($$\gamma ^*_T \rightarrow V^{ }_L$$

γ
T
∗

→

V
L

) indicate a violation of s-channel helicity conservation. Additionally, we observe a dominant contribution of natural-parity-exchange transitions and a very small contribution of unnatural-parity-exchange transitions, which is compatible with zero within experimental uncertainties. The results provide important input for modelling Generalised Parton Distributions (GPDs). In particular, they may allow one to evaluate in a model-dependent way the role of parton helicity-flip GPDs in exclusive $$\rho ^0$$

ρ
0

production.