Измерение спиновой структурной функции g1d на установке COMPASS

• Автор: Корзенёв, Александр Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Аннотация
Б работе представлены результаты новых измерений продольной спиновой асимметрии A^XjQ1) и спинозависимой структурной функции дейтрона gf(x,Q2) в кинематической области 1 < Q2 < 100 ГэВ2 и 0.004 < х < 0.7. Набор данных производился экспериментом COMPASS (CERN/SPS) с использованием пучка поляризованных мюонов 160 ГэВ, рассеивавшихся на поляризованной мишени cLiD. В работе приводится подробное описание установки и алгоритмов геометрической реконструкции событий. Результаты физического анализа находятся в согласии с измерениями предыдущих экспериментов. Полученные данные заметно улучшают статистическую точность измеряемых величин в области 0.004 < х < 0.03. С помощью программы КХД фита, ранее использовавшейся коллаборацией SMC, были получены образующие спин нуклона спинозависимые распределения кварков и глюонов. В КХД анализ были включены все имеющиеся на сегодняшний день данные по gi(x, Q2). Это позволило дать количественную оценку значимости данных COMPASS.
1 Введение

1.1 Формализм глубоко-пеупругого рассеяния

1.2 Обзор экспериментов

2 Описание установки COMPASS

2.1 Мюонный пучок

2.2 Поляризованная мишень

2.3 Магниты

2.4 Координатные детекторы

2.4.1 Трековый детектор на основе сциптилляционных волокон

2.4.2 Микростриновый кремниевый детектор
2.4.3 MICROMEGAS
2.4.4 GEM
2.4.5 Многопроволочные газовые координатные детекторы
2.5 Адронные калориметры
2.6 RICH
2.7 Триггер
2.8 Система сбора данных

3 Геометрическая реконструкция событий
3.1 Оффлайн анализ
3.2 Восстановление заряженных треков
3.2.1 Нахождение сегментов трека
3.2.2 Сшивка сегментов трека
3.2.3 Фитирование
3.2.4 Точность и эффективность восстановления треков
3.3 Восстановление вершины взаимодействия
3.3.1 Начальная фильтровка треков и оценка положения вершины
3.3.2 Фит и фильтр Кальмана
3.3.3 Точность реконструкции
3.4 Проверка стабильности работы спектрометра во времени
4 Получение спиновой асимметрии из "сырых"данных
4.1 Коэффициент дилюции
Ф 4.2 Радиационные поправки
4.3 Методы извлечения асимметрии
4.4 Разбиение на группы
4.5 Отбор событий
4.6 Результаты измерения Af и структурной функции
4.7 Расчет систематической ошибки

5 КХД анализ
5.1 Программа КХД-фита
5.2 Обсуждение результатов
С Заключение
А Кинематика рассеяния на спин-^ и спин-1 ядрах
В Положение и размеры детекторов

Глава 2. Описание установки COMPASS
Позиция вдоль Размер Поперечн. размеры Центр, отверстие
пучка (м) модуля (м3) Модули м2 Модули м2
НСАЫ 3.64 0.15x0.15x1 28x20 4.2x3 8x4 1.2x0
HCAL2 17.97 0.2x0.2x1 22x10 4.4x2 4x4 0.4x0
Таблица 2.4: Геометрические характеристики адронных калориметров.
Каждый калориметр состоит из модулей сложенных в матрицу, закрепленную на подвижной платформе, которая позволяет сдвигать детектор с оси пучка. Это упрощает индивидуальный доступ к фотоумножителям каждого из модулей. В области пересечения калориметра с пучком часть модулей была вынута для избежания поражения материала. Калориметры расположены таким образом, чтобы центральная зона НСАЫ, лишенная детектирующих модулей, покрывалась поверхностью более удаленного от мишени НСАЬ2. Это позволяет иметь достаточно высокое угловое разрешение при сравнительно больших размерах модуля. Геометрические характеристики калориметров представлены в Таб. 2.4.
Рис. 2.17: Слева: схематический вид на модуль адронного калориметра НСАЫ.
Справа: корреляция энерговыделения в калориметре и восстановленного спектрометром импульса трека.
Поперечный размер модулей равен 15x15см2 и 20x20см2 для НСАЫ и НСАГ2, соответственно. Они имеют слоистую структуру типа "сэндвич"(рис. 2.17): последовательность чередующихся слоев поглотителя (железо) с высоким значением Е и активных слоев сцинтиллятора, светосбор с которых осуществляется с помощью световодов. В случае НСАЫ роль световодов выполняют сместители спектра, в которых свет от сцинтиллятора поглощается и затем вновь излучается люминесцирующей добавкой, но уже в области больших длин волн. В качестве материала для переизлучателя использовалось оргстекло с поверхностным нанесением люминофора. Внешняя сторона световода покрыта металлизированным майларом для уменьшения потерь света. Пройдя по световоду, 7-квант детектируется фотоумножителем, расположенным в конце каждого модуля и закрытым светонепроницаемым кожухом. Всего модуль содержит примерно 40 слоев железо-сцинтиллятор. Толщина железной пластинки составляет 20 мм, сцинтилляционной - 5 мм. Вес одного модуля равен 150 кг. Эффективная длина калориметра примерно 5 ядерных длин.
Энергетическое разрешение калориметров для адронов и электронов в интервале энергий 10-100ГэВ было измерено на тестовых пучках и составляет: о^/Е = 7.5 © 60%/^Е и сг%/Е