横偏極陽子標的を用いた陽子のスピン構造の研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03F00709
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 柴田 利明 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授
• 研究分担者: SCHNELL Gunar 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 外国人特別研究員
• キーワード: スピン / 陽子 / クォーク / グルーオン / 電子散乱 / 構造関数 / フレーバー / ストレンジ・クォーク

研究概要

G.Schnell氏の研究の目的は、素粒子物理学の分野で、特に、陽子のスピンのクォーク・グルーオン構造を調べることです。陽子のスピンが1/2であることはわかっていますが、それが陽子の構成要素であるクォークとグルーオンからどのよりにつくられているかは、まだ解明されておらず、それを決着させようとしています。
クォークのスピンは陽子のスピンにあまり寄与しない、ということが約15年前に発見されて、「陽子のスピンの問題」と呼ばれていますが、Schnell氏は新しい実験手法を用いてこの問題に取り組んでいます。高エネルギーの電子ビームと陽子標的の非弾性散乱を用いる。実験グループHERMESのメンバーとして研究しています。
Schnell氏は、,ドイツのDESY(ドイツ電子シンクロトロン)でのHERMES実験のデータが東工大にあるデータ解析基地に送られてくるので、解析ソフトを開発してそれを解析しました。特に、陽子標的が横偏極、即ち電子ビームの方向に対して横方向に偏極している場合についてのデータをリーダーシップを取って解析しました。
その解析では、基本的であるが、いままでに測られたことのない構造関数を決めることができるのに加え、陽子のスピンにクォークの軌道角運動量がどのくらい寄与するかを決めることもできます。今年度のSchnell氏の研究の結果、クォークの軌道角運動量が陽子のスピンに有意な寄与をしていることが示されました。これは、この問題の解決への重要な進展であるということができます。国際会議でもこれらの成果を発表し、高い評価を得ました。

研究成果

• [文献書誌] A.Airapetian et al.: "Auark Fragmentation to π^<+/->, π^0, K^<+/->, p and anti-p in the Nuclear Environment"Phys.Lett. B. 577. 37-46 (2003)
• [文献書誌] A.Airapetian et al.: "Measurement of Single-Spin Azimuthal Asymmetries in Semiinclusive Electroproduction of π and K on a longitudinally polarized deuterium target"Phys.Lett. B. 562. 182 (2003)
• [文献書誌] A.Airapetian et al.: "Double-spin Asymmetries in the Cross Section of Diffractive rho0 and phi Production at Intermediate Energies"Eur.Phys.J.C. 29. 171-179 (2003)
• [文献書誌] A.Airapetian et al.: "Q^2 Dependence of Nuclear Transparency for (In)coherent rho^0 production"Phys.Rev.Lett.. 90. 052501 (2003)
• [文献書誌] A.Airapetian et al.: "The Q^2 Dependence of the Generalized Gerasimov-Drell-Hearn Sum Role For the Proton and the Neutron"Eur.Phys.Jour C. 26. 527-538 (2003)
• [文献書誌] A.Airapetian et al.: "Evidence for Quark-Hadron Duality in the Proton Spin Asymmetry"Phys.Rev.Lett.. 90. 092002 (2003)