Title: Low temperature polarized target for spin structure studies of nucleons at COMPASS Author: Bc. Michael Pešek Department: Department of low temperature physics Supervisor of the master thesis: prof. Ing. Miroslav Finger, DrSc. Abstract: In presented thesis we describe concept of Deep Inelastic Scattering of leptons on nucleons in context of nucleon spin structure studies. Both polarized and unpolarized cases are discussed and concept of Transverse Momentum Dependent Parton Distribution Functions (TMD PDF) is introduced. The possibility of TMDs measurement using Semi-inclusive DIS (SIDIS) is described along with related results from COMPASS experiment. The future Drell-Yan programme at COMPASS is briefly mentioned and its importance is presented on the universality test i.e. change of sign of T-odd TMDs when measured in Drell-Yan and SIDIS. The importance of Polarized Target (PT) for spin structure studies is highlighted and principles of Dynamic Nuclear Polarization (DNP) are given using both Solid effect and spin temperature concept. COMPASS experiment is described in many details with accent given to PT. Finally the thermal equilibrium (TE) calibration procedure is described and carried out for 2010 and 2011 physics runs at COMPASS. The average polarization measurement results from 2010 and 2011 are...

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Nesta tese estudamos a estrutura do núcleon, híperons e bárions pesados no estado fundamental, com graus de liberdade efetivos de quarks constituintes. Para tal, utilizamos funções de onda definidas no hiper-plano do espaço-tempo (plano nulo). Generalizamos o modelo dinâmico na frente de luz do núcleon, no qual a interação entre os quarks constituintes é de contato, para estudar o estado fundamental de híperons e bárions pesados. Da solução numérica da equação de Bethe-Salpeter formulada em termos de equações de Faddeev de três quarks no plano nulo, obtivemos a energia de ligação dos quarks constituintes nesses bárions. Desta forma, calculamos as massas dos estados fundamentais desprezando-se o grau de liberdade de spin. Concluímos que a interação efetiva entre os quarks constituintes deve ser independente do sabor para que os valores experimentais dessas massas sejam reproduzidas pelo modelo. A estrutura eletromagnética do núcleon, expressa em termos dos fatores de forma, foi estudada em seguida. Neste estudo incluimos o spin do quark. O acoplamento relativístico entre os campos dos quarks e do núcleon foi expresso através de uma Lagrangeana efetiva. O elemento de matriz da corrente eletromagnética entre estados do núcleon foi calculado na aproximação de impulso, expressa por um diagrama de Feynman triangular de dois "loops", e projetado no plano nulo através da integraço analítica nas energias individuais associadas ao tempo. Desta forma foi possível introduzir a componente de momento da função de onda no cômputo da componente "boa" da corrente eletromagnética no referencial de Breit com o momento transferido na direção transversa. Utilizamos diferentes formas de Lagrangeanas efetivas construídas a partir dos invariantes escalar, vetorial e misto para descrever o acoplamento dos campos dos quarks do par isoescalar no núcleon. Estudamos as propriedades eletromagnéticas estáticas e fatores de forma eletromagnéticos. Verificamos que o fator de forma elétrico do nêutron depende fortemente da forma da Lagrangeana efetiva. Os dados experimentais para o nêutron favorecem o acoplamento escalar entre o par de quarks isoescalar. Os observáveis eletromagnéticos, para momentos transferidos quadrados na faixa de 1-2(GeV/c), são pouco sensíveis à componente de momento da função de onda. Estudamos as correlações entre os observáveis estáticos eletrofracos para os diferentes acoplamentos e diferentes formas da componente de momento da função de onda no plano nulo (formas gaussiana ou polinomial). Mostramos que as diferentes formas de acoplamento de spin dos quarks mantêm a independência de modelo encontrada para as correlações entre observáveis eletrofracos no contexto da construção de Bakamjian-Thomas. Entrentanto, as correlações envolvendo a constante de acoplamento axial, obtidas utilizando-se Lagrangeanas efetivas, apresentam um comportamento distinto daqueles obtidos dentro da construção de Bakamjian-Thomas, em especial no limite no qual o raio do próton é nulo. Obtivemos o fator de forma de Isgur-Wise relevante para os processos de decaimentos semileptônicos de bárions pesados contendo charme e beleza. Neste estudo, generalizando o tratamento relativístico feito para o núcleon, definimos uma Lagrangeana efetiva com acoplamentos escalar, vetorial, e misto do par isoescalar de quarks leves para descrever a estrutura do bárion. Para permitir o limite de massa infinita do quark pesado de uma maneira matematicamente simples nas integrais de momento que definem o fator de forma de Isgur-Wise, foram usadas componentes de momento de função de onda na forma polinomial. Nos processos em questão, as taxas de decaimento foram determinadas a partir da inclusão simultânea de correções ao limite de quarks pesados, tais como: i) correções de primeira ordem no inverso da massa do quark pesado, e ii) efeitos radiativos. Comparamos nossos resultados com outros cálculos encontrados na literatura.

Estuda-se a densidade de probabilidade, no espaço de configuração, de núcleons de energia no intervalo de 80 a 320 MeV, espalhados por potenciais óticos complexos centrais de formas arbitrárias que simulam a interação núcleon-núcleo. / The probability density in configuration space of nucleons with energies between 80 and 320 MeV, which are scattered by complex central, arbitrarily shaped, optical potentials, simulating the nucleon-nucleus interaction is studied.

The interactions, with emulsion nuclei, of O-16 ions accelerated at 2.1 GeV/nucleon in the Berkeley accelerator, are analyzed. A phenomenological study of the events, particularly reaction cross sections and multiplicities is exposed to nuclear theories with nucleons acting individually and collectively An study of the angular distributions of the reaction products and their correlations, particularly in the transversal space, is shown. Finally, a discussion of the present parton model of the nucleon structure is done, comparing it with the experimental results.

Thesis; Thesis information not provided; 1 Feb 2003. / Published through the Information Bridge: DOE Scientific and Technical Information. "JLAB-PHY-03-38" "DOE/ER/40150-2762" Bin Zhang. 02/01/2003. Report is also available in paper and microfiche from NTIS.

Thesis; Thesis information not provided; 1 Feb 2003. / Published through the Information Bridge: DOE Scientific and Technical Information. "JLAB-PHY-03-39" "DOE/ER/40150-2763" Silvia Niccolai. 02/01/2003. Report is also available in paper and microfiche from NTIS.

Thesis (Ph.D.); Submitted to the Massachusetts Inst. of Tech., Cambridge, MA (US); 1 Oct 2003. / Published through the Information Bridge: DOE Scientific and Technical Information. "JLAB-PHY-03-174" "DOE/ER/40150-2571" Zhengwei Chai. 10/01/2003. Report is also available in paper and microfiche from NTIS.

Estuda-se a densidade de probabilidade, no espaço de configuração, de núcleons de energia no intervalo de 80 a 320 MeV, espalhados por potenciais óticos complexos centrais de formas arbitrárias que simulam a interação núcleon-núcleo. / The probability density in configuration space of nucleons with energies between 80 and 320 MeV, which are scattered by complex central, arbitrarily shaped, optical potentials, simulating the nucleon-nucleus interaction is studied.

Estuda-se a densidade de probabilidade, no espaço de configuração, de núcleons de energia no intervalo de 80 a 320 MeV, espalhados por potenciais óticos complexos centrais de formas arbitrárias que simulam a interação núcleon-núcleo. / The probability density in configuration space of nucleons with energies between 80 and 320 MeV, which are scattered by complex central, arbitrarily shaped, optical potentials, simulating the nucleon-nucleus interaction is studied.