Electron Ion Collider と ILC-N 宮地義之 山形大学
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- あかり みねむら
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1 Electron Ion Collider と ILC-N 宮地義之 山形大学
2
3 ILC-N ILC-N Ee Ee == 250, 250, GeV GeV Fixed Fixed target: target: p, p, d, d, A A cm-2 LL ~~ cm-2 ss-1-1 s s == 22, 22, GeV GeV
4 Electron
5 @BNL 段階的にアップグレード
6 ILC-N, EIC: Time scale
7 EIC と ILC: スケジュールの比較
8 HERA HERA HERA以前 HERA以前
9
10 EICの物理 グルーオンの物理 核子 原子核 核子 スピン 構造 縦 偏極 (Semi-) Inclusive DIS 測定 横 偏極 Semi-Inclusive DIS 測定 三次元構造 Hard Exclusive Production
11 Inclusive-DIS 測定 l N l ' X 1 dσ F 1 (x )= dx 2 l': k' l: k Q2 x= 2M ν q e q q( x) 2 Q 2= q2 ν=e E ' q = k k' q x X P = (M, 0) W2 = (P+q)2
12 Glue in DIS
13 Spin dependent PDF q x Longitudinal (縦) Structure function Unpol. Pol. 1 2 F 1 x = q eq q x g 1 x = q eq q x 2 q x 運動量比 スピン PDF q x =q x q x q x =q x q x
14 CERN-COMPASS ~~ ILC-N ILC-N
15 EIC kinematics: Inclusive
16 EIC expectation: g1p
17 Gluon polarization
18 Semi-inclusive DIS測定 Q2 x= 2M ν e N e' h X 2 Q = q 2 ν=e E ' X Eh z= ν フレーバー感度 フレーバー感度 σ en e' h X = f N q q Parton Distribution Function 2 f (x,q ) σ e q e ' q D q h Fragmentation Function 2 D(z, Q )
19 Transverse structure of the nucleon ϕs A ST k T Transverse Transverse momentum momentum sin (ϕ h ϕ S) ϕh 横 運動量 x=0.1 dependent, dependent, TMD, TMD, PDF PDF ϕs s T A ST κt ϕh sin (ϕ h+ϕ S) 横 スピン
20
21 EIC kinematics: Semi-inclusive
22 Transverse structure of the nucleon ϕs A ST k T Transverse Transverse momentum momentum sin (ϕ h ϕ S) ϕh 横 運動量 x=0.1 dependent, dependent, TMD, TMD, PDF PDF ϕs s T A ST κt ϕh sin (ϕ h+ϕ S) 横 スピン
23 Hard exclusive production l+ N l' + N '+ A 2 パートン構造 パートン構造 l' Q >1 GeV l γ 2 A Generalized Generalized Parton Parton Distribution Distribution (GPD) (GPD) N 運動量比 運動量比 xx 毎に形状因子を測る 毎に形状因子を測る N' 弾性散乱 形状因子 弾性散乱 形状因子
24 Hard Exclusive Production Deeply Virtual Compton Scattering (DVCS): e + N e ' + N ' + γ Involved GPDs:, E H, E, H clean reaction q e + N e ' + N ' +{ρ, π,...} pseudo-scalar meson: Meson amplitude involved q H, E, E H P q' P P vs Bethe-Heitler process Deeply Virtual Meson Production (DVMP): vector meson: t t q' P
25 with pol. target e+ N e ' + N + γ 1996 ~ 2005: Exclusive e w/ Polarized H/D target No detector for the recoil proton Cut on missing-mass spectrum Missing-mass spectrum
26 HERMES: unpol. Target + recoil Sub-detectors in 1 T Solenoid Photon Detector (PD) Scintillation Fiber Tracker (SFT) 2 x (2 Parallel and 2 Stereo layers), momentum reconstruction and π/p Silicon Strip Detector (SSD) 3 Tungsten/Scintillator layers, π0, π/p 2 layers of 16 double sided sensor, momentum reconstruction and π/p Unpol. H&D targets: (2006, 2007)
27 COMPASS
28 HERMES & COMPASS Beam Pol. e+/e- in HERA e-ring Pol. μ+/μ- E = 27.6 GeV E = 160~200 GeV / e /,e 1996~ ~2000 L-pol. H/D Target T-pol. H,e + /,e + / +/ μ /,μ 2012, 2012, 2016, 2016, , 2006, Unpol. H/D 2002~ GeV Pol. NH3, Unpol. H Pol. 6LiD 2002~ ~2005 w/o recoil w/ recoil w/o recoil w/ recoil detector detector detector detector w/ ECAL upgrade
29 HERMES GPD Beam Charge Asymmetries Beam Spin Asymmetries PRL PRL (2001) (2001) PRD 75 (2007) PRD 75 (2007) JHEP JHEP (2009) (2009) JHEP 07 (2012)032 JHEP 07 (2012)032 JHEP JHEP (2012) (2012) NPB 829 (2010) 1 NPB 829 (2010) 1 H Target Spin Asymmetries p JHEP JHEP (2008) (2008) PLB PLB (2011) (2011) Double Spin Asymmetries クォーク全角運動量 クォーク全角運動量 p Target Spin AsymmetriesJHEP 06 (2010) 019 JHEP 06 (2010) 019 NPB NPB (2011) (2011) Double Spin Asymmetries E ~ H
30 EIC kinematics: DVCS
31 HERMES GPD Beam Charge Asymmetries Beam Spin Asymmetries PRL PRL (2001) (2001) PRD 75 (2007) PRD 75 (2007) JHEP JHEP (2009) (2009) JHEP 07 (2012)032 JHEP 07 (2012)032 JHEP JHEP (2012) (2012) NPB 829 (2010) 1 NPB 829 (2010) 1 H Target Spin Asymmetries p JHEP JHEP (2008) (2008) PLB PLB (2011) (2011) Double Spin Asymmetries クォーク全角運動量 クォーク全角運動量 p Target Spin AsymmetriesJHEP 06 (2010) 019 JHEP 06 (2010) 019 NPB NPB (2011) (2011) Double Spin Asymmetries E ~ H
32 ILC-N ns ns TESLA-N TESLA-N ns ns
33 TESLA-N setup ~~ COMPASS COMPASS setup setup Large Angle Small Angle Very Small COMPASSでは計画のみ COMPASSでは計画のみ TESLA-N検討時 DVCS測定は想定外
34 ILC-N kinematics: Inclusive W 2 > 4 GeV2 0.01< y < <θ< 100 mrad COMPASS COMPASS W 2 >12 GeV 2 0.1< y < <θ< 180 mrad
35 HERMES, COMPASS condition Beam Pol. e+/e- in HERA e-ring Pol. μ+/μ- E = 27.6 GeV E = 160~200 GeV / e /,e,e + /,e L-pol. H/D Target T-pol. H GPD-E GPD-E +/ μ + / 160 GeV Δq, Δq, ΔG ΔG L-pol. H/D TMD TMD T-pol. H/D U-pol. H/D GPD-H GPD-H U-pol. H/D + recoil U-pol. H GPD-H GPD-H + recoil
36 EIC: s = 45 GeV, 0.01 < y < 0.95
37 EIC: s = 140 GeV, 0.01 < y < 0.95
38 ILC-Nで目指すべきもの 運動学的領域 CERN-COMPASSより low-x, high-q2 EIC ( s = 20 ~ 100 (140) GeV ) E = 250 GeV ではあまりかわらない 500 GeVならば 小さな s でオーバーラップ 横偏極標的 反跳陽子検出 DVCS HERMES: without the recoil detector COMPASS将来計画(2019年以降) 重陽子テンソル構造 HERMES s = 7 GeV の測定 Jlab ( s = 5 GeV)での計画 COMPASSで未測定 熊野@KEKと具体的議論 熊野@KEKと具体的議論
39 Possible ILC-N setup + T-pol. p
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