欧州ミューオン共同体（EMC ）は、1973年にCERN（欧州原子核研究機構）における高エネルギーミューオンの相互作用を研究するために設立された素粒子物理学者のコンソーシアムです。これらの実験は、 SLAC（米国原子核加速器研究所）における高レベルの深非弾性散乱の発見を受けて、核子のクォーク構造を解明したいという関心から始まりました。[1] [2]
1972年、当時新設されたスーパープロトンシンクロトロン（SPS）装置向けに、2つのミューオンビームが提案されました。1つはロジャー・クリフトとエルヴィン・ガバチューラーによるもので、もう1つはフリードヘルム・ブラッセとヨルク・ガイルラーによるものでした。2つのチームは協力し、実験を行うために最大280 GeVのエネルギーを持つ高強度ミューオンビームを設計しました。この共同研究は、後に欧州ミューオン共同研究（EMC）として知られるようになり、これらの人々を中心に実験を実施するために結成されました。ビームと実験装置の提案は1974年にCERNに提出されました（ホワイトブック）。実験は承認され、装置は1974年から1978年の間に構築されました。共同研究は約100人の物理学者を擁するまでに成長しました。これは当時最大規模の実験共同研究の一つでした。
複数の実験が行われました。各実験はNAxxという番号で示されます。NAはCERNによって承認された北エリア実験、xxはCERNによって付与された番号です。
EMC実験
NA2 : ミューオンの電磁相互作用
NA2は、ミューオンによる深非弾性散乱の前方生成生成物を測定するための単磁石分光計でした。この実験のデータは1978年から1981年にかけて収集されました。
NA9 : 深非弾性ミューオン散乱における終状態の研究
この実験では、NA2装置の上流にストリーマーチャンバーを備えた第二の磁石が追加され、より広い角度での深非弾性散乱反応の生成物を検出・測定しました。これらの実験のためにEMCにはさらに多くのグループが加わり、共同研究は約150人の物理学者によって構成されました。実験は1981年から1983年にかけて実施されました。
NA28：核標的を用いた高エネルギーμ散乱におけるシャドウイングとハドロン生成の研究
NA9フェーズでは、ウプサラ大学のグループによって、ビームに対して非常に小さな角度で散乱したミューオンをトリガーするための、当時最先端のプロセッサが設置されました（これがNA28実験です）。この実験は、原子核におけるシャドウイングを調査するために設計されました。1984年から1985年にかけて、実験はNA2の単一磁石分光計に戻り、大型の偏極標的と補助的な原子核標的が設置されました。
実験の主な結果
実験のNA2フェーズの最初の結果は、チャーム生成が光子グルーオン融合プロセスによって媒介されていることを示した。共同研究チームはその後、鉄と重水素での散乱率が異なることを示しました。これは、原子核に束縛された核子のクォーク部分構造が、自由核子のものと異なることを示しています。この効果はEMC効果として知られるようになり、理論物理学者の間で大きな関心を呼びました。1981年に鉄、重水素、水素のターゲットを偏極ターゲットに置き換える計画が立てられました。しかし、必要な大容量ターゲットを構築するのは困難であることが判明し、この実験は1984年まで延期されました。さらに、クォーク断片化のLundモデル（後にPYTHIAとして知られる）が利用可能になり、前方生成ハドロンに関する多くのデータがこのモデルの調整に使用されました。
NA9/NA28実験フェーズは1981年にデータ取得を開始しました。これらの実験の主な成果は、クォークの分裂過程に関する我々の理解を裏付けるものでした。これらの結果は、当時利用可能になっていたPYTHIAやHERWIGモデルといった、この過程のモデル開発にも活用されました。NA28実験では、ビョルケンxの値が小さい場合の原子核における散乱結果が、値が大きい場合の散乱結果と大きく異なることが発見されました。この挙動を支配する過程は、原子核におけるシャドウイングとして知られるようになりました。
偏極標的を用いた実験の最終段階では、陽子 スピンのごく一部のみがクォークによって担われていること、そしてストレンジクォークの 海がおそらく偏極していることが発見され、実験史上最も劇的な結果が得られました。これは「陽子スピン危機」と呼ばれることもあります。
参照
参考文献
外部リンク
- CERN (2019).欧州ミューオン共同研究（EMC）の歴史. doi :10.23731/CYRM-2019-005.
{{cite book}}:|work=無視されました (ヘルプ) - INSPIRE-HEPにおけるEMC NA2実験記録
