[논문 리뷰] Conceptual design of the Spin Physics Detector

V. M. Abazov, V. Abramov외 293명|arXiv (Cornell University)|2021. 01. 31.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 364인용 수 39

한 줄 요약

이 논문은 Spin Physics Detector (SPD)의 개념적 설계를 제시하며, 탐지기 구성요소, 데이터 수집, 제어, 시뮬레이션, 빔 테스트, 및 프로젝트 전략을 포함한 비용 및 기관 계획을 요약합니다.

ABSTRACT

The Spin Physics Detector, a universal facility for studying the nucleon spin structure and other spin-related phenomena with polarized proton and deuteron beams, is proposed to be placed in one of the two interaction points of the NICA collider that is under construction at the Joint Institute for Nuclear Research (Dubna, Russia). At the heart of the project there is huge experience with polarized beams at JINR. The main objective of the proposed experiment is the comprehensive study of the unpolarized and polarized gluon content of the nucleon. Spin measurements at the Spin Physics Detector at the NICA collider have bright perspectives to make a unique contribution and challenge our understanding of the spin structure of the nucleon. In this document the Conceptual Design of the Spin Physics Detector is presented.

연구 동기 및 목표

• Spin Physics Detector의 필요성을 동기부여하고 하드론 충돌에서 스핀 구조와 스핀 의존 현상을 연구하기 위한 필요성과 개요를 제시합니다.
• SPD의 detector subsystems, data acquisition, control, simulation, and beam testing를 다루는 포괄적인 개념 설계 프레임워크를 제안합니다.
• 구성 및 운영을 가능하게 하는 전략, 비용, 기관 참여와 같은 실용적 측면을 평가합니다.

제안 방법

• 전반적 SPD 설계 철학 및 서브시스템 통합을 설명합니다.
• SPD 운영에 필요한 데이터 수집(DAQ), 느린 제어, 소프트웨어 구성요소를 개요합니다.
• SPD 성능 연구를 위한 Monte Carlo (MC) 시뮬레이션과 서비스 필요성을 논의합니다.
• SPD 개념의 빔 테스트 및 검증에 대한 고수준 계획을 제공합니다.
• 전략 및 비용 고려사항을 요약하고 기관 책임을 포함합니다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 SPD로 스핀 물리 측정을 실현하기 위해 필요한 필수 탐지기 서브시스템과 그 통합은 무엇인가?
• RQ2 SPD 운영 및 스핀 물리 분석을 지원하기 위해 어떤 DAQ, 느린 제어, 소프트웨어 프레임워크가 필요한가?
• RQ3 SPD 성능을 스핀 측정용으로 입증하기 위한 실험 전략(빔 테스트, 검증, 시운전)은 무엇인가?
• RQ4 개념에서 구축으로 SPD를 옮기기 위해 필요한 비용, 기관, 협력 고려사항은 무엇인가?

주요 결과

• SPD에 대한 응집력 있는 엔드-투-엔드 개념 설계가 제안되며, 탐지기 아키텍처, DAQ 및 소프트웨어 요구를 다룬다.
• 설계 및 성능 연구를 지원하기 위해 몬테카를로 시뮬레이션 및 서비스 인프라에 대한 계획이 설명된다.
• SPD 개념을 풀스케일 구축 전에 검증하기 위한 빔 테스트 전략 및 검증 단계가 개요된다.
• 비용 및 기관 섹션은 프로젝트 실현과 협력 구조에 중요한 실용적 요소를 나타낸다.