Study of correlation between proton spin and quark momentum in the polarized Drell-Yan process
| Project/Area Number |
19K14729
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research (2020-2021)
Yamagata University (2019) |
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Principal Investigator |
Nukazuka Genki 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 理研BNLセンター研究員 (00824864)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 核子構造 / 高エネルギーQCD / 陽子スピンの起源 / ドレル・ヤン過程 / 偏極標的 / TMD-PDFs |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は素粒子・原子核物理学の実験による研究で，陽子の構造をクォーク，グルーオンレベルで解明するためのものである。陽子が複合粒子であることは 1960 年代から認識されているが，素粒子であるクォーク，グルーオンによる具体的な構造は未解決のままである。本研究では CERN の COMPASS 国際共同研究による偏極ドレル・ヤン実験のデータを利用し，山形大学での試験的な解析結果もとにスーパーコンピュータを利用して収集した膨大なデータを解析から，陽子スピンとクォークの横方向運動量の相関を表す構造の一端を明らかにする。
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| Outline of Final Research Achievements |
This is research on proton structure by using the so-called polarized Drell-Yan (DY) process obtained by COMPASS collaboration at CERN in 2015 and 2018. This research focused on the Sivers parton distribution function, which describes the transverse momentum distribution of unpolarized partons in a transversely polarized proton. In the data analysis, elimination of background events, selection of muon-antimuon pair (dimuon) produced by the DY process, polarization determination of the target protons, and so on were performed. After the processes, dimuon angular asymmetries were extracted. One of the asymmetries related to Sivers distribution was found to be about +0.05. The result agrees with the theoretical framework describing the 3-dimensional momentum structure of a proton.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
陽子は最も身近な物質粒子の一つだが解明されていない謎がいくつも残されており，陽子スピン 1/2 の期限もその一つである。クォーク，グルーオンで陽子スピンは構成されるが，それぞれのスピンだけではなく軌道角運動量も寄与しうる。陽子構造の立体的な記述は軌道角運動量の理解に必要で，本研究による Sivers 非対称度の符号は運動量空間を 3 次元に拡張する理論的な枠組みによる予言を支持するものであった。すなわち，我々の陽子内のクォークの 3 次元的運度量の理解が正しいという大きな証拠が得られ，陽子構造の理解が大きく進歩したことを意味する。
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Report
(4 results)
Research Products
(10 results)
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[Journal Article] The large COMPASS polarized solid ammonia target for Drell?Yan measurements with a pion beam2022
Author(s)
Andrieux V.、Berlin A.、Doshita N.、Finger M.、Finger M.、Gautheron F.、Horikawa N.、Ishimoto S.、Iwata T.、Kisselev Y.、Koivuniemi J.、Kondo K.、Magnon A.、Mallot G.K.、Matou?ek J.、Matsuda T.、Meyer W.、Miyachi Y.、Nukazuka G.、Pe?ek M.、Pires C.、Quintans C.、Reicherz G.、Runkel St.、Srnka A.、Suzuki H.
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Journal Title
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
Volume: 1025
Pages: 166069-166069
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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