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6GeV电子在高压极化~3He靶上半单举深度非弹性散射中的单一靶自旋不对称性的实验测量

张毅  
【摘要】:在对核子基本结构的探索中,物理学家们始终无法令人满意的回答核子自旋的起源问题。传统理论主要考虑的是构成核子的部分子的螺旋性对核子自旋的贡献。但在领头阶扭度下部分子的横向性(Transversity)同样能够展示核子自旋的信息。部分子的横向性指的是部分子的自旋在垂直于入射虚光子方向上的分布,具有奇性手征。与螺旋性分布不同,在领头阶胶子对横向性没有贡献,因此横向性与螺旋性分布函数的QCD演化迥然不同。在传统的单举深度非弹性散射实验中,核子在横向方向上的极化效应由于奇性手征而被极大的抑制;但是在半单举的深度非弹性散射过程中它可以通过同样是奇性手征的碎裂函数而得到测量。 本论文是基于2008至2009年在美国杰佛逊国家实验室所做的夸克横向性分布实验(实验编号E06-010)及其相关的附属研究工作。与世界上其他同类型的实验相比,该实验首次在极化的中子靶上提取了单一靶自旋不对称性,从而丰富了人们对于核子横向极化效应在味自由度方面的认识。通过5.89GeV的电子束流,我们在历时3个月的束流时间内从横向极化的高压3He气体靶上在0.19χ0.34,1.77Q22.73(GeV2)的运动学区域获取了n↑(e,e'π-)X和n↑(e,e'π+)X散射实验的数据。本文全面系统的描述了在E06-010实验中与3He极化靶相关的所有实验研究。通过这些工作,我们在该实验中首次实现了3He气体在空间中任意方向的极化,并成功的将10个大气压下3He气体的的极化度提高到了60%,从而打破了之前保持的极化亮度的世界纪录,使得实验获取到了更多的有效数据。除此之外,在结合其他合作者工作的基础上,通过各种空间不对称性对于方位角的不同依赖关系,拟合得出了由Pretzelosity分布函数所引起的单一自旋不对称性。尽管实验结果受到统计误差的限制而仅能给出该效应的上限,但本论文的工作在今后数年内仍是世界上唯一的中子实验结果。


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