A experiência COMPASS do CERN
 


ESTÁGIO para estudantes na experiência COMPASS do CERN:

Difusão inelástica profunda de muões polarizados num alvo polarizado



Os primeiros estudos sobre a estrutura do nucleão, usando a difusão inelástica profunda polarizada de leptões, foram efectuados em SLAC no início da década de 80. As experiências, realizadas a baixa energia e possuindo um domínio cinemático relativamente restrito, confirmaram na altura as regras de soma de Bjorken e de Ellis-Jaffe, relativas ao modelo dos quarks-partões.
Mais tarde, com o advento de feixes polarizados de energias muito mais elevadas (i.e., uma ordem de grandeza superiores), a experiência EMC do acelerador SPS do CERN, concebida com um domínio cinemático muito mais lato, descobriu uma clara violação da regra de soma de Ellis-Jaffe:
==> No quadro do modelo dos quarks-partões, a contribuição total dos spins dos quarks para o spin do protão é pequena (cerca de 20%).

Neste contexto, foi proposta mais tarde no CERN uma experiência sua sucessora, SMC, com o objectivo de medir novamente a difusão inelástica profunda polarizada usando um alvo de protões polarizados, bem como de realizar uma primeira medida usando um alvo de deuterões polarizados. Os seus resultados, combinados com os de EMC, permitiram concluir que tanto a função de estrutura do protão como a do neutrão estão de acordo com a regra de soma de Bjorken e implicam a violação da regra de Ellis-Jaffe.

Apesar de em SMC já haver um procedimento de selecção de sabor do quark que absorve o fotão virtual, compreendeu-se que seria necessária a reconstrução total do jet desse quark, nomeadamente para a medida de Delta_g através do processo de fusão fotão-gluão -> c cbar.
Tal implica, de facto, a medida da assimetria de charme aberto, para a qual é necessária a identificação completa dos produtos da reacção.

Outros assuntos, exigindo também medidas semi-inclusivas de difusão inelástica profunda, começaram entretanto a despertar grande interesse na comunidade, nomeadamente a transversidade.

Assim, foi aprovada pelo CERN a experiência COMPASS, com um duplo objectivo: Para levar a cabo um programa de Física tão variado, COMPASS usa feixes de muões (de protões) de alta intensidade interagindo com um alvo polarizado (alvo de microstrips de silício) ao qual se segue um duplo espectrómetro, para pequenos e grandes ângulos, tendo por base dois magnetes (SM1 e SM2) que, em conjugação, permitem obter uma grande aceitância geométrica. Estes são intercalados por conjuntos de:
O sistema de aquisição de dados baseia-se na leitura em paralelo da electrónica de 'front-end' e num sistema distribuído de 'event-builders'.

O LIP participa em COMPASS onde tomou a responsabilidade total do sistema de controlo dos detectores em tempo real   (DCS -- Detector Control System).



Contactos:

Professores Paula Bordalo e Sérgio Ramos
Departamento de Física do IST.
Investigadores científicos no LIP-Lisboa e no CERN, em Genebra.

E-mails:   bordalo@lip.pt   sramos@lip.pt


Interacções de muões polarizados e de piões em alvos polarizados - Setup de 2011