Wyznaczenie polaryzacji gluonów w nukleonie, przy użyciu przypadków z parą hadronów o dużym pędzie poprzecznym, w eksperymencie COMPASS.

Niniejsza praca doktorska jest związana z problematyką spinowej struktury nukleonu. W ramach modelu partonowego i QCD (chromodynamiki kwantowej) na spin nukleonu składają się spiny kwarków, gluonów i ich orbitalne momenty pędu. Wkład od spinu kwarków został stosunkowo dokładnie wyznaczony w szeregu eksperymentów wykonywanych w SLAC, CERN oraz DESY, i wynosi ∆Σ = 0.30 ± 0.01(stat.) ± 0.02(evol.). Zatem spin gluonów i/lub orbitalny moment pędu kwarków i gluonów odgrywają znacząca rolę. Wkład od spinu gluonów wyznaczany metodą pośrednią, w oparciu o równania ewolucji QCD dla spinowej funkcji struktury g₁(x,Q²), jest obarczony dużymi błędami statystycznymi i systematycznymi.

Celem niniejszej pracy doktorskiej jest wyznaczenie wkładu pochodzącego od polaryzacji gluonów metodą bezpośrednią - przy użyciu procesu fuzji fotonowo-gluonowej, w którym wirtualny foton oddziałuje bezpośrednio z gluonami nukleonu. W tym celu wybrane będą przypadki o dużej wirtualności fotonu (Q² > 1 GeV²) z produkcją hadronów o dużych pędach poprzecznych, które są sygnaturą tego procesu. Taka selekcja znakomicie eliminuje konkurujący proces, w którym wirtualny foton oddziałuje z kwarkiem nukleonu. Polaryzacja gluonów będzie wyznaczona z pomiaru asymetrii zależnych od spinu przekrojów czynnych na produkcję takich hadronów. Metodyka analizy została opracowana i użyta w eksperymencie SMC, a następnie użyta w eksperymentach HERMES i COMPASS, do analizy przypadków z małą wirtualnością fotonu.

Praca doktorska jest wykonywana w ramach współpracy COMPASS w CERN. W eksperymencie badane jest głęboko nieelastyczne rozpraszanie spolaryzowanych mionów o pędzie 160 GeV na spolaryzowanych deuteronach. Wyznaczenie polaryzacji gluonów w oparciu o proces fuzji fotonowo-gluonowej jest jego głównym celem. Używa się dwóch sygnatur procesu fuzji: produkcji mezonów powabnych oraz produkcji hadronów o dużych pędach poprzecznych. W tym drugim przypadku analizę prowadzi się osobno dla obszarów kinematycznych o małej i dużej (przedmiot niniejszej pracy) wirtualności fotonu. Ze względu na różne wkłady procesów tła i różne statystyki przypaków, te trzy pomiary są komplementarne. Dane zbierane były w latach 2002-2004 oraz 2006-2007. W niniejej pracy będą wykorzystane dane zebrane w okresie 2002-2004.