2007 Fiscal Year Annual Research Report
ヘルメスによる新しい実験手法を用いた陽子と中性子のスピン構造の研究
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18340058
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
柴田 利明 Tokyo Institute of Technology, 大学院・理工学研究科, 教授 (80251601)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮地 義之 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (50334511)
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| Keywords | 陽子スピン / 核子スピン / クォーク / グルーオン / 量子色力学 / パートン / HERMES / DESY |
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| Research Abstract |
陽子のスピンに対するクォークのスピンの寄与は20-30%にすぎない、ということが約20年前にEMC実験により発見され、グルーオンのスピンや、クォーク・グルーオンの軌道運動が寄与している可能性があるので、世界中の主要な粒子加速器のほぼすべてで、この陽子のスピンの問題が研究されている。本研究では、高エネルギーの偏極電子ビームと偏極陽子標的を用いて、ドイツ・DESYでHERMES国際共同研究として行った。電子と陽子の深非弾性散乱による実験である。
まず、横偏極の陽子標的を用いた実験データの解析から、発生したπ中間子、K中間子について、電子が散乱された方向との角度相関を測ると、軌道運動を反映するスピン非対称度があることが発見された。これは、クォークのスピン以外の寄与を示唆する最初の結果であり、陽子のスピン構造の研究にとって新しい展開となった。この研究を集中的に行った。
ついで、電子が散乱されて高エネルギーの実光子が発生し、標的陽子は壊れない、という過程を深仮想コンプトン散乱と呼ぶが、それに特化した実験データを平成19年度に取ることができた。これは、密度の高い陽子標的をDESY-HERA加速器の中に入れて行う測定で、標的のまわりに反跳粒子検出器を導入して、標的が壊れていない事象を選んで測定を行った。この反跳粒子検出器はHERMES実験の長年にわたる技術開発のテーマであったが、完成して測定に成功したことは重要な成果であるといえる。取得した大量のデータから、約10編の論文が順次発表される。
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