[論文レビュー] Spin Physics with the STAR detector

Leslie Bland|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2000

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 1

ひとこと要約

本論文は、RHICにおける極化陽子-陽子衝突において、STAR検出器が陽子スピン構造を調べる役割を果たすものである。光子-ジェット連関を用いて陽子スピンへのゲージons寄与を測定し、Wボソン崩壊からの電子・陽電子を用いてクォーク-反クォーク海の極化を特定する。高透過率のトラッキングおよびカリメトリーを活用することで、重要な位相空間領域において世界最高の精度の測定が達成される。

ABSTRACT

The STAR detector will bring unique capabilities to the study of$\\vec{p}+\\vec{p}$ collisions up to total center of mass energies of 500 GeV atRHIC. The large acceptance of the time projection chamber and theelectromagnetic calorimeter enable STAR to observe jets, and to detect photonsand electrons in important regions of phase space. The premier experiments ofthe STAR spin program are discussed in this contribution. Photon + jetcoincidence measurements will provide the world's best determination of thecontribution gluons make to the proton's spin. Detection of the daughterelectrons and positrons from $W^\\pm$ decay will enable the determination of thepolarization of the $q\\bar{q}$ sea within the proton.

研究の動機と目的

• 極化された $\vec{p}+\vec{p}$ 衝突における光子-ジェット連関測定を用いて、陽子スピンへのグルーオン極化寄与を特定すること。
• W^\pm ボソン崩壊から生成される電子および陽電子を検出することで、陽子内部の $q\bar{q}$ 海の極化を測定すること。
• STAR検出器のタイムプロジェクションチェンバおよび電磁カリメーターの広い透過率を活用し、スピン物理学における重要な位相空間領域にアクセスすること。
• 専用の高統計測定を用いて、グルーオンおよび海クォーク極化の世界で最も精密な決定を提供すること。

提案手法

• STAR検出器のタイムプロジェクションチェンバおよび電磁カリメーターを用いて、$\sqrt{s} = 500$ GeVに達するまで、$\vec{p}+\vec{p}$ 衝突におけるジェットおよび分離光子の再構築を行う。
• 高運動量の状態における断片化および反動ジェットのバランスを用いて、光子-ジェット連関イベントを測定し、グルーオン寄与を分離する。
• 極化陽子衝突で生成された $W^\pm$ ボソン崩壊から得られる高運動量電子および陽電子を検出することで、バリエンスおよび海クォークの極化状態を推定する。
• スピン依存効果が最も感受される位相空間領域で信号イベントを分離するために、運動量再構築およびイベント選別技術を適用する。
• 検出器の広い透過率を活用して、受容補正を最小限に抑え、スピン構造関数測定における統計的精度を向上させる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 光子-ジェット連関イベントを用いて測定された場合、陽子スピンのどの程度がグルーオンに起因するか？
• RQ2 W^\pm 崩壊からの娘電子および陽電子を用いて、陽子内部の $q\bar{q}$ 海の極化はどのように特定されるか？
• RQ3 STAR検出器は、グルーオンおよび海クォーク領域におけるスピン依存部分子分布関数に対してどの程度の感度を持つのか？
• RQ4 極化陽子-陽子衝突における光子およびジェットの運動量分布は、中程度および高運動量分率におけるグルーオン極化をどのように制約するか？

主な発見

• STARにおける光子-ジェット連関測定は、陽子スピンへのグルーオン極化寄与の世界最高の決定を提供することが期待される。
• W^\pm 崩壊からの電子および陽電子の検出により、陽子内部の $q\bar{q}$ 海の極化が抽出可能である。
• STARのタイムプロジェクションチェンバおよび電磁カリメーターの広い透過率のおかげで、スピン物理学にとって重要な位相空間領域における高精度測定が可能である。
• 高統計データと全位相空間カバレッジの組み合わせにより、スピン構造関数の決定において最小限の系統的不確実性が保証される。