12865.rhicstar實驗上w177;玻色子縱向單自旋不對稱的測量

1、分類號：0572密級：公開單位代碼：10422學(xué)號：201111364∥戶茹辦番SHANDONGUNlVERSlTY博士學(xué)位論文DissertationforDoctoralDegree論文題昆：RHICSTAR實驗Lw士玻色子縱向單自旋不對稱的測量MeasurementofLongitudinalSingleSpinAsymmetryofW士BosonsProductionatRⅢCSTAR作者培養(yǎng)姓名單位張金龍物理學(xué)院專業(yè)名稱粒子物

2、理與原子核物理指導(dǎo)教師徐慶華教授合作導(dǎo)師許長補教授2016年5月28日摘要對核子自旋結(jié)構(gòu)的理解是粒子物理和原子核物理領(lǐng)域的一個基本問題，也是一個長期存在的難題。在極化的深度非彈性散射實驗中，核子的自旋結(jié)構(gòu)可以通過測量自旋依賴的散射截面進行探測。目前，夸克自旋的貢獻部分已經(jīng)得到了較好的測量，大約占質(zhì)子自旋的25％左右，在半單舉深度非彈性散射實驗中，借助碎裂函數(shù)可以獲取味道分離的夸克和反夸克的自旋貢獻。但是由于碎裂函數(shù)本身的不確定性，味道分

3、離的?？淇说臉O化部分子分布函數(shù)存在較大的不確定性。相對論重離子對撞機(RHIC)，坐落于美國長島的布魯克海文國家實驗室，是世界上第一臺極化的質(zhì)子質(zhì)子對撞機?；跇O化質(zhì)子質(zhì)子對撞的各種優(yōu)勢，RHIC為我們理解核子的自旋結(jié)構(gòu)，特別是膠子和?？淇说臉O化提供了新的機遇。在RHIC極化質(zhì)子質(zhì)子對撞中，W玻色子的縱向單自旋不對稱是研究味道分離的核子自旋結(jié)構(gòu)的一個非常好的工具。在弱反應(yīng)過程中W玻色子只和左旋的夸克和右旋的反夸克耦合，這個特征自然地決定

4、了參與反應(yīng)的夸克和反夸克的螺旋性。因此通過測量W產(chǎn)生過程的縱向單自旋不對稱，我們就可以直接探測到海夸克的極化信息。縱向單自旋不對稱AL的定義為AL三(盯一or)／p盯一)，其中ty和盯一分別代表極化束流的螺旋度為正和負情況下的反應(yīng)截面。在領(lǐng)頭階，AL可以直接與面，J夸克的極化部分子分布函數(shù)△面，△a關(guān)聯(lián)。STAR(RHIC上的螺旋徑跡探測器)是RHIC上正在運行的兩個主要的實驗之一。在STAR實驗上，W玻色子可以通過它們的輕子衰變道探測

5、。利用STAR的時間投影室、桶部電子量能器和端蓋電磁量能器，W玻色子到電子和中微子的衰變事例可以根據(jù)它們的運動學(xué)和拓撲結(jié)構(gòu)特征進行挑選。W到電子和中微子的衰變事例應(yīng)該是一個孤立的大橫動量的電子徑跡，并指向電磁量能器上一個孤立的大的能量沉積。由于出射的中微子我們是無法探測的，這種事例還應(yīng)存在明顯的橫動量不平衡。根據(jù)這些特征我們可以把W事例從大量的QCD背景事例中挑選出來。W輕子衰變事例中的電子的橫動量分布應(yīng)該在1／2W質(zhì)量(40GeV)附