Hadron production in deep inelastic scattering of muons off protons at COMPASS experiment

• Název práce v češtině: Produkce hadronů v hluboce nepružném rozptylu mionů na protonech na experimentu COMPASS
• Název v anglickém jazyce: Hadron production in deep inelastic scattering of muons off protons at COMPASS experiment
• Klíčová slova: DIS|SIDIS|COMPASS|struktura nukleonu|TMD PDF
• Klíčová slova anglicky: DIS|SIDIS|COMPASS|nucleon structure|TMD PDF
• Akademický rok vypsání: 2022/2023
• Typ práce: bakalářská práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra fyziky nízkých teplot (32-KFNT)
• Vedoucí / školitel: Mgr. Jan Matoušek, Ph.D.
• Řešitel: Bc. Vendula Benešová - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 04.08.2022
• Datum zadání: 04.08.2022
• Datum potvrzení stud. oddělením: 14.02.2023
• Datum a čas obhajoby: 21.06.2023 09:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 12.05.2023
• Datum odevzdání tištěné podoby: 12.05.2023
• Datum proběhlé obhajoby: 21.06.2023
• Oponenti: RNDr. Michal Zamkovský, Ph.D.
• Konzultanti: Mgr. Michael Pešek, Ph.D.

Zásady pro vypracování

- Nastudování kinematiky hluboce nepružného rozptylu (DIS), běžně používaných konvencí, proměnných a vztažné soustavy.
- Seznámení se základy partonového modelu a jeho použitím v DIS.
- Seznámení s experimentem COMPASS a způsobem zpracování dat z něj.
- Analýza dat z let 2016-2017 - studium distribuce hadronů produkovaných v DIS mionů na protonech.
- Prezentace výsledků na pracovních poradách kolaborace COMPASS.
- Zapojení do sběru dat v roce 2022.

Seznam odborné literatury

- J. Žáček: Úvod do fyziky elementárnı́ch částic. Karolinum, 2005.
- 4. R. Leitner, T. Davídek: Elementární částice od prvních objevů po současné experimenty, MatfyzPress, 2012.
- COMPASS Collaboration: The Compass Experiment at CERN, Nucl. Instr. Meth. 577, 2007, http://arxiv.org/abs/hep-ex/0703049.
- COMPASS Collaboration: Measurement of azimuthal hadron asymmetries in semi-inclusive deep inelastic scattering off unpolarised nucleons, Nucl. Phys. B 886, 2014, http://arxiv.org/abs/arXiv:1401.6284
- COMPASS Collaboration: Transverse-momentum-dependent multiplicities of charged hadrons in muon-deuteron deep inelastic scattering, Phys. Rev. D 97, 2018, http://arxiv.org/abs/1709.07374
- A. Moretti: Study of the Transverse-Momentum-Dependent structure of the nucleon in Semi-Inclusive DIS, PhD thesis, University of Trieste, 2021, https://wwwcompass.cern.ch/compass/publications/theses/2021_phd_moretti.pdf
- PHAST: PHysics Analysis Software Tools. http://ges.web.cern.ch/ges/phast/index.html.
- ROOT data analysis framework. https://root.cern.ch/.

Předběžná náplň práce

Hluboce nepružný rozptyl – deep inelastic scattering (DIS) – leptonů (elektronů či mionů) je silným nástrojem pro studium struktury nukleonu (protonu a neutronu). Experiment COMPASS studoval DIS mionů na terči z kapalného vodı́ku. Tato interakce probı́há převážně rozptylem mionu na kvarku s výměnou jednoho virtuálnı́ho fotonu. Kvarku je předaná velká hybnost a po vzdálení se od zbytku nukleonu z něj vznkají zejména lehké hadrony, které nesou informaci o původní hybnosti kvarku v nukleonu. V současné době probı́há analýza, která by měla přinést informace o velikosti přı́čné hybnosti kvarků a o jejich přı́padné polarizaci vůči této hybnosti. Velikost hybnosti kvarků uvnitř nukleonu stále nenı́ dobře známá. Navı́c se projevuje dvěma způsoby, jednak přispı́vá k přı́čné hybnosti vzniklých hadronů, jednak vede k azimutální modulaci distribuce hadronů. Data z dřı́vějšı́ch experimentů vzbuzujı́ jisté pochybnosti o tom, že velikost obou efektů je vzájemně konzistentnı́. Naše nová data a pečlivějšı́ analýza by měla přispět k vyjasněnı́ situace.