JLab12: Programma sperimentale al Jefferson Laboratory – ISS/Roma Recente passato E. Cisbani, S. Colilli, F. Cusanno, R. Fratoni, S. Frullani, F. Garibaldi, F. Ghio, F. Giuliani, M. Gricia, M. Lucentini, F. Meddi, F. Santavenere, G.M. Urciuoli K+ e e’ p L 670 keV (FWHM) risoluzione energetica! Phys. Rev. Lett. E052501, 99 (2007) Spettroscopia Ipernucleare Studio degli ipernuclei (stati legati del nucleo con un barione con stranezza, iperione) attraverso diffusione di elettroni. Un ottimo laboratorio per studiare l’interazione iperione-nucleone, di rilevante importanza per la comprensione delle proprietà delle stelle di neutroni. 12C(e,e’K)12BL Vista aerea dell’acceleratore di elettroni ricircolanti e delle attuali 3 sale sperimentali A B C Linac Arc Il Jefferson Lab è dedicato allo studio delle proprietà nucleare attraverso la sonda elettronica. Ha sede a Newport News/Virginia ed è dotato della “Continuous Electron Beam Accelerator Facility” (CEBAF) che provvede un fascio di elettroni polarizzato ad alta corrente e ottima risoluzione energetica alle sale sperimentali A B and C (e D a partire dal 2014). Entro il 2014 l’energia massima del fascio verrà raddoppiata Il Jefferson Lab e CEBAF Il gruppo ISS/Roma è coinvolto principalmente nell’attività sperimentale di sala A del JLab (destra). I principali esperimenti proposti (diagonale) spaziano dalla struttura nucleare a quella del nucleone. Per questi sono stati realizzati apparati specifici (sotto) L’acceleratore al JLab e la Facility Sperimentale www.iss.infn.it/webg3/cebaf CHL-2 Upgrade magnets and power supplies add Hall D (and beam line) 12 GeV CEBAF (>2013) Max Current: 90 µA Max Energy Hall A,B,C: 10.9 GeV Max Energy Hall D: 12 GeV Long. Polarization: 75-85% 6 GeV CEBAF (<2013) Max Current: 200 A Max Energy: 0.8 - 5.7 GeV Bersagli di 3He polarizzato + vasta gamma da H a Pb. 2 spettrometri ad alta risoluzione in momento (figura sotto) Uno spettrometro a larga accettanza (BigBite) Rivelatori dedicati per neutroni e gamma Apparati di sala A PREX: Parity Violating Electron Scattering su Pb Studio delle proprietà nucleoniche della materia: Equazione di stato della materia ricca di neutroni Energia di simmetria della materia densa Forte connessione con le proprietà delle stelle di neutroni Per mezzo della misura di asimmetria elettrodebole sinistra/destra Misura accurata del raggio dei neutroni nel piombo Sonda per il fattore di forma del neutrone Un bersaglio ideale per i nuclei di ossigeno ed idrogeno ottenuto da un film sottile di acqua in caduta Bersaglio H2O Distribuzioni di momento dei quark nel nucleone (PDF+TMD) Processo SIDIS Diffusione profondamente anelastica di elettroni (polarizzati) su nucleoni. La sezione d’urto è riducibile alla convoluzione tra sezione d’urto elementare fotone-quark, distribuzione dei quark nel nucleone e loro probabilità di frammentazione nell’adrone rivelato nello stato finale. Si misurano asimmetrie di produzione per la determinazione delle distribuzioni di momento (anche transverso) dei quark (TMD) Descrizione del nucleone al “leading Twist” TMD All’ordine più basso di approssimazione (leading o twist 2) 8 “Transverse Momentum Distribution” (per ciascun quark) descrivono la struttura del nucleone in termini di partoni DIS Phase Space Il raddoppio dell’energia del fascio permetterà di raggiungere regioni (in x) inesplorate nella misura delle TMD Anelli comulati di pioni Rivelatore RICH “Proximity Focusing” Un’eccellente identificazione di p/K/p attraverso la ricostruzione 2D degli anelli formati dai fotoni Cherenkov. Il raggio degli anelli è legato alla velocità delle particelle relativistiche cariche radianti e quindi alla loro massa. RICH durante l’esperimento degli ipernuclei Alcuni apparati realizzati e in corso di svilippo Futuro prossimo Septum Magnets Permette di rivelare particelle diffuse a piccoli angoli (fino a 6 gradi) per massimizzare la piccola sezione d’urto misurata TMD Fattori di forma del protone (neutrone) Misura ad alto Q2 (15 GeV2) con tecnica del trasferimento di polarizzazione. Test per molti modelli fenomenologici. Permette di studiare la regione di transizione tra la descrizione non- e perturbativa della QCD. Trasferimento di polarizzazione dalla sonda elettronica al protone diffuso elasticamente Nella separazione Rosenbluth l’approssimazione di singolo fotone scambiato non sembra adeguata Misure previste con secondo metodo Evidente discrepanza tra i due metodi di misura. Mal comprensione dei meccanismi di QED nei processi elastici! RICH aggiornato per misure di TMD Tracciatore GEM per SBS In grado di sostenere l’alta luminosità, superfice utile 40x100 cm2, modulare e compatto. Sarà basato su 5 rivelatori in tecnologia GEM (Gas Electron Multiplier): camere con gas dove la ionizzazione prodotta dalla particella di alto momento, viene moltiplicata per successive ionizzazioni nell’attraversamento di piccoli fori praticati su fogli GEM dove è presente un intenso campo elettrico. Sono previsti circa 50000 canali sensibili. Il sistema è in fase di prototipazione. Prototipo GEM Nuovo spettrometro SuperBigBite (SBS) Un nuovo spettrometro a larga accettanza (angolo 70 msr, momento 1-10 GeV/c), in avanti, in grado di supportare alta luminosità (1038/cm2/s) ed identificare p/K/p, per misure, tra l’altro, di fattori di forma ad alto momento trasferito e TMD ad alta statistica a partire dal 2014. La collaborazione italiana è impegnata nella realizzazione del tracciatore GEM (destra) ad alta risoluzione spaziale, e nel supporto al RICH di HERMES. Due configurazioni di SBS, per misure di struttura del nucleone Verso una visione unificata e coerente della struttura del nucleone