[논문 리뷰] High-Energy Polarimetry at RHIC

Boris Kopeliovich|arXiv (Cornell University)|1998. 01. 26.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 RHIC에서 고에너지 극화 측정을 위해 양성자-양성자 및 양성자-핵 탄성 산란에서의 쿠론트-핵 반응 간섭(Coulomb-nuclear interference, CNI)을 제안한다. 이 방법은 작은 및 중간 t에서 에너지에 의존하지 않는 왼쪽-오른쪽 비대칭도 A_N(t)를 이용하여 약 10%의 시스템적 불확실성을 갖는 신뢰할 수 있는 절대 극화 측정을 가능하게 하며, 반동 양성자 극화 측정을 통해 校정된다.

ABSTRACT

We compare a few types of high energy reactions which seem to be practical for polarimetry at RHIC. Coulomb-nuclear interference (CNI) in pp elastic scattering leads to a nearly energy-independent left-right asymmetry A_N(t) at small t. The systematical uncertainty of this method is evaluated to be ~ 10%. The CNI in proton-nucleus elastic scattering is predicted to result in larger values of A_N(t) and occurs at larger momentum transfer than in pp elastic scattering. This energy independent asymmetry can be used for the polarimetry. As an absolute polarimeter one can use elastic pp scattering on a fixed target at large |t| ~ 1 - 1.5 GeV^2, where A_N(t) is reasonably large and nearly energy independent. Although it cannot be reliably calculated, one can calibrate the polarimeter by measuring the polarisation of the recoil protons.

연구 동기 및 목표

• RHIC에서 실용적인 고에너지 반응을 극화 측정에 적합한 것으로 규명하기 위해.
• pp 및 p-A 산란에서 CNI 기반 극화 측정의 시스템적 불확실성을 평가하기 위해.
• 큰 |t| (~1–1.5 GeV²)에서의 탄성 pp 산란를 이용한 절대 극화계를 제안하기 위해.
• 이론적 불확실성이 있는 A_N(t)에 대비하여 극화계를 校정할 수 있도록 하기 위해.

제안 방법

• 작은 운동량 전달 t에서 탄성 양성자-양성자 산란에서 쿠론트-핵 간섭(CNI)을 이용하여 왼쪽-오른쪽 비대칭도 A_N(t)를 생성한다.
• 양성자-핵 산란에서의 CNI를 분석하여, pp 산란보다 더 큰 A_N(t) 값과 더 큰 운동량 전달에서의 반응을 예측한다.
• 큰 |t| (~1–1.5 GeV²)에서 고정 타겟에서의 탄성 pp 산란를 절대 극화계로 사용하는 것을 제안한다. 이는 큰, 거의 에너지에 의존하지 않는 A_N(t) 덕분이다.
• 동일한 반응에서 반동 양성자의 극화를 측정함으로써 극화계를 校정하여 A_N(t)에 대한 이론적 불확실성을 보완한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 pp 및 p-A 탄성 산란에서의 CNI는 RHIC에서 극화 측정에 적합한 안정적이고 에너지에 의존하지 않는 비대칭도를 제공할 수 있는가?
• RQ2 고에너지 양성자 산란에서 CNI 기반 극화 측정 방법의 시스템적 불확실성은 얼마인가?
• RQ3 이론적 불확실성이 있는 A_N(t)에 비해 큰 |t|에서의 탄성 pp 산란는 신뢰할 수 있는 절대 극화계로 기능할 수 있는가?
• RQ4 큰 |t|에서 A_N(t)에 대한 신뢰할 수 있는 이론적 예측이 없는 상황에서 극화계는 어떻게 校정할 수 있는가?

주요 결과

• pp 탄성 산란에서의 CNI는 작은 t에서 거의 에너지에 의존하지 않는 왼쪽-오른쪽 비대칭도 A_N(t)를 생성하며, 이에 따른 시스템적 불확실성은 약 ~10%로 추정된다.
• 양성자-핵 산란에서의 CNI는 pp 산란보다 더 큰 A_N(t) 값을 유도하며, 더 큰 운동량 전달에서 발생한다.
• |t| ~ 1–1.5 GeV²에서의 탄성 pp 산란는 큰, 에너지에 의존하지 않는 A_N(t) 덕분에 실용적인 절대 극화계로 기능할 수 있다.
• 반동 양성자의 극화를 측정함으로써 극화계를 안정적으로 校정할 수 있으며, 이는 A_N(t)에 대한 이론적 불확실성을 보완한다.