Options
Measurement of transverse spin effects in compass.
Misura di effetti di spin transverso in COMPASS
Sozzi, Federica
2008-04-21
Contributor(s)
Martin, Anna
Abstract
The argument of the thesis is the transverse spin physics,
and the work done is in the framework of the COMPASS experiment,
a fixed target experiment at the CERN SPS.
COMPASS investigation of the nucleon spin structure is made by means
of Deep Inelastic Scattering (DIS), obtained using a muon beam of 160 GeV/c scattering off a
polarized deuterium target.
In order to study the transverse spin effects,
the target nucleons are polarized transversally with respect to the beam
direction. The data collected by COMPASS with this target configuration in
the years 2003-2004 have been analyzed in order to extract transverse spin asymmetries
yielding information about the nucleon spin structure.
In the data the DIS events with at least one hadron in the final state have
been selected. The hadrons have been identified as pions or kaons using the RICH detector
of the spectometer, and to this end a work of calibration of the detector has been performed.
The main result of the analysis is the measurement
of the Collins and the Sivers asymmetries on identified hadrons, for the first time
measured on a deuterium target.
The Sivers asymmetries bring information about the Sivers parton distribution
function, describing the distribution of the transverse momentum of the quark inside a
transversally polarized nucleon.
Collins asymmetries are related to the transversity distribution function of the nucleon,
giving the probability of finding a quark with the spin parallel or antiparallel to
the nucleon spin, and on the Collins fragmentation function, describing the spin dependent part
of the fragmentation process.
The Sivers, Collins and transversity functions are not known, and
their knowledge is of big importance
in order to understand the nucleon spin structure.
These functions have been extracted fitting the Collins and Sivers asymmetries
measured in this thesis together with asymmetries from other experiments:
the Collins and Sivers asymmetries measured from the HERMES experiment on a proton target,
and the azimuthal asymmetries in hadron pair production in
electron-positron annhihilation measured by the Belle Collaboration.
As a result of the fit, the unknown functions for different quark flavor,
in particular for the u and d valence quark, have been obtained. In the fit, different
parametrizations for the unknown functions
have been used, and the role of the asymmetries measured in this thesis has been
studied.
Due to the fact that both HERMES and Belle in the first part of 2007 have
provided new set of measured asymmetries with respect to those analyzed in the existing works,
the compatibility between the different set of data has also been studied.
L'argomento della tesi di dottorato riguarda gli effetti di spin trasverso,
e si colloca nella linea di ricerca dell'esperimento COMPASS,
esperimento a bersaglio fisso in corso al SPS del CERN.
L'esperimento studia reazioni di Deep Inelastic Scattering (DIS)
ottenute facendo collidere un fascio di muoni con momento di 160 GeV/c su un bersaglio
polarizzato di Litio deuterato.
Nella tesi viene descritta l'attivita` di analisi dei dati
dell'esperimento presi
negli anni 2003-2004, con il bersaglio polarizzato trasversalmente
rispetto alla direzione del fascio incidente. L'analisi dati e` consistita
nella selezione di eventi DIS con almeno un adrone prodotto nello stato finale;
gli adroni sono stati identificati come pioni e kaoni usando il rivelatore RICH dello
spettrometro.
Il risultato principale dell'analisi e` la misura delle
asimmetrie di Collins e delle asimmetrie di Sivers, per la prima volta misurate su adroni identificati
su un bersaglio di deuterio.
Le asimmetrie di Sivers danno accesso alle funzioni di
distribuzione di Sivers, dalle quali e` possibile ricavare informazioni sulla distribuzione
del momento trasverso dei quark all'interno del nucleone.
Tramite le asimmetrie di Collins, si possono ricavare informazioni
sia sulla funzione di distribuzione trasversita`, che indica
quanti quark hanno spin parallelo o antiparallelo rispetto a quello del nucleone polarizzato trasversalmente,
sia sulle funzioni di frammentazione di Collins, che descrivono il processo di frammentazione
di un quark polarizzato trasversalmente in un adrone non polarizzato.
La conoscenza delle funzioni di Sivers, di Collins e di trasversita`
e` di fondamentale importanza
per la comprensione della struttura di spin del nucleone.
Tramite un fit alle asimmetrie misurate,
si sono estratte queste funzioni di distribuzione per i diversi sapori dei quark,
in particolare le parti di valenza per i quark u e d (``flavor separation analysis'').
In questa parte dell'analisi, anche dati da altri esperimenti sono stati usati:
le asimmetrie di Collins e di Sivers misurate su un bersaglio di protoni da HERMES,
che come COMPASS e` un esperimento a bersaglio fisso
che studia reazioni di Deep Inelastic Scattering Semi-inclusivo, e le asimmetrie azimutali
nella produzione di coppie di adroni in reazioni di annichilazione elettrone-positrone misurate da Belle.
Nel fit, si sono usate diverse parametrizzazioni per le funzioni da estrarre,
e dove possibile, si e` partiti da lavori gia` esistenti e si e` generalizzato l'approccio.
Poiche` sia HERMES che Belle hanno reso disponibili nel corso di quest'anno
nuovi set di asimmetrie piu` precise
rispetto a quelle usate da tutti i lavori pubblicati,
si e` studiata la compatibilita` dei diversi set di dati.
Nel lavoro si e` sottolineato l'impatto delle asimmetrie misurate in questa tesi.
Subjects
Publisher
Università degli studi di Trieste
Languages
en