Hlboko nepružný rozptyl miónov na priečne polarizovanom deutériu na experimente COMPASS

• Thesis title in thesis language (Slovak): Hlboko nepružný rozptyl miónov na priečne polarizovanom deutériu na experimente COMPASS
• Thesis title in Czech: Hluboce nepružný rozptyl mionů na příčně polarizovaném deuteriu na experimentu COMPASS
• Thesis title in English: Deep inelastic scattering of muons off transversely polarised deuterons at COMPASS
• Key words: DIS|SIDIS|COMPASS|struktura nukleonu|TMD PDF|fragmentace
• English key words: DIS|SIDIS|COMPASS|nucleon structure|TMD PDF|fragmentation
• Academic year of topic announcement: 2022/2023
• Thesis type: Bachelor's thesis
• Thesis language: slovenština
• Department: Department of Low Temperature Physics (32-KFNT)
• Supervisor: Mgr. Jan Matoušek, Ph.D.
• Author: Bc. Jakub Tatárik - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 13.03.2023
• Date of assignment: 14.03.2023
• Confirmed by Study dept. on: 06.11.2023
• Date and time of defence: 18.06.2024 09:00
• Date of electronic submission: 09.05.2024
• Date of submission of printed version: 09.05.2024
• Date of proceeded defence: 18.06.2024
• Opponents: Mgr. Peter Berta, Ph.D.
• Advisors: Mgr. Michael Pešek, Ph.D.

Guidelines

- 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 roku 2022 - studium distribuce hadronů produkovaných v DIS mionů na příčně polarizovaných deuteronech.
- Prezentace výsledků na pracovních poradách kolaborace COMPASS.

References

- 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 d-quark transversity proposal, CERN–SPSC–2017–034, https://wwwcompass.cern.ch/compass/proposal/2021/compass_prop_2017_v4_0.pdf
- COMPASS Collaboration: Experimental investigation of transverse spin asymmetries in muon-p SIDIS processes: Collins asymmetries, Phys. Lett. B 717 (2012) 376, http://arxiv.org/abs/1205.5121
- COMPASS Collaboration: Experimental investigation of transverse spin asymmetries in muon-p SIDIS processes: Sivers asymmetries, Phys. Lett. B 717 (2012) 383, http://arxiv.org/abs/1205.5122
- PHAST: PHysics Analysis Software Tools. http://ges.web.cern.ch/ges/phast/index.html.
- ROOT data analysis framework. https://root.cern.ch/.

Preliminary scope of work

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 obsahujícím příčně polarizovaná jádra deuteria. 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 vznikají zejména lehké hadrony, které nesou informaci o původní hybnosti a orientaci spinu kvarku v nukleonu.
Na příčně polarizovaných protonech COMPASS v minulosti naměřil korelaci mezi spinem protonu a spinem kvarku (Collinsova asymetrie) a mezi spinem protonu a příčnou hybností kvarku (Siversova asymetrie). Na deuteronech by měly být oba efekty blízké nule, protože v protonech a neutronech by měly mít opačná znaménka. Dat s polarizovaným deuteriem je ale výrazně méně než s protony, proto COMPASS v roce 2022 nasbíral nová data, která by měla navýšit existující statistiku faktorem 10, dorovnat tak statistiku dostupnou na protonech a ověřit předpověď nulových asymetrií. Kromě toho je lze využít ke studiu četných dalších efektů.