Erste ALL-Messung in der p0-Produktion in polarisierten p+p-Kollisionen bei √s=200 GeV am RHIC Oliver Zaudtke für die -Kollaboration DPG-Frühjahrstagung Berlin März 2005 gefördert durch das bmb+f

Motivation Wie setzt sich der Spin des Protons zusammen? Quarks, Antiquarks DIS 10 ~ 30% Gluonen ? Bahndrehimpulse ??

Motivation Wie setzt sich der Spin des Protons zusammen? Quarks, Antiquarks DIS 10 ~ 30% Gluonen ? Bahndrehimpulse ??

Messung am Collider Warum Messung von DG am Collider? Hohe Schwerpunktsenergie in polarisierten p+p-Kollisionen: hoher Impulsübertrag → Gluonen nehmen direkt an der WW teil pQCD anwendbar gg gq

Messgröße Doppelt longitudinale Spin-Asymmetrie ALL DIS pQCD ALL in pQCD direkt sensitiv auf DG DIS pQCD

ALL im Experiment Kanal: p0 Produktion: ALL(gq, qq → p0 + X) Messgrößen Polarisation Luminosität p0 Yield mit

Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) BRAHMS & PP2PP STAR PHENIX AGS LINAC BOOSTER Pol. Proton Source 500 A, 300 s Spin Rotators Partial Siberian Snake Siberian Snakes 200 MeV Polarimeter AGS Internal Polarimeter Rf Dipoles RHIC pC Polarimeters PHOBOS Design (p+p): Lmax = 2 x 1032 s-1 cm-2 70% Polarisation 50 GeV < √s < 500 GeV 2 x 1011 Pol. Protons / Bunch

Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) Run3 (2003): Spin-Muster ++  + polarisierte p+p-Kollisionen mit mittlere Polarisation integrierte Luminosität: 0.22 pb-1

PHENIX Seitenansicht BBC ZDC Luminosität Vertex MinBias Trigger ≈ 3m

PHENIX in Strahlrichtung EmCal (PbGl, PbSc) Photonennachweis High pT Trigger |h| < 0.35 f = 180° Dh × Df ≈ 0.01 × 0.01 6 Sektoren Blei-Szintillator Sandwich Kalorimeter 2 Sektoren Bleiglas Cherenkov Kalorimeter ≈ 10m

p0 Rekonstruktion p0-Rekonstruktion p0  2g inv. Masse PID Cuts 1-2 GeV/c2 2-3 GeV/c2 3-4 GeV/c2 4-5 GeV/c2 inv. Masse [GeV/c2] Counts p0-Rekonstruktion p0  2g inv. Masse PID Cuts Photonenkandidaten Schauer-Form Flugzeit Charge-Veto

ALL Analyse Asymmetrien in zwei Massenbreichen bestimmen: p0 Peak inv. Masse [GeV/c2] p0 Peak Untergrund

ALL Analyse Untergrund-Beitrag Untergrund-Korrektur: inv. Masse [GeV/c2] und für jeden Fill und 4 pT Bins berechnet.

ALL Analyse Beispielhaft für 3 < pT < 4 GeV/c: korrigiertes ALL für die gesamte Strahlzeit konstanter Fit Fill Nummer  gemittelt über die Strahlzeit!

Ergebnisse Phys. Rev. Lett. 93, 202002 (2004) NLO pQCD GRSV-max GRSV-std 65% Skalierungsfehler nicht gezeigt Phys. Rev. Lett. 93, 202002 (2004) NLO pQCD (Phys. Rev. D 63, 094005 (2001)): Vergleich mit den Daten: C.L. = 16% - 20% (GRSV-std) C.L. = 0.02% - 5% (GRSV-max) Bereich deckt die Unsicherheit in der Polarisation ab

Interpretation gemessenes ALL ist klein Phys. Rev. Lett. 93, 202002 (2004) GRSV-max NLO pQCD gemessenes ALL ist klein weiche Prozesse in 1 < pT < 2 GeV/c ALL vielleicht negativ? GRSV-std 65% Skalierungsfehler nicht gezeigt Phys. Rev. Lett. 92, 121803 (2004) derzeitige pQCD-Rechnungen: ALL > -10-3

Zusammenfassung RHIC erster Collider polarisierter Protonen mit bis zu √s=500 GeV ermöglicht Untersuchung der Spin- Struktur des Protons. Erste Messung der doppelten Spin-Asymmetrie ALL in der p0-Produktion mit dem PHENIX-Detektor. Ergebnisse favorisieren kleine Gluon-Polarisation (GRSV-std). Weitere Messungen mit höherer Polarisation und Luminosität geplant.

Backup-Folien

Ergebnisse Run4 (2004) polarisierte p+p-Kollisionen mit Polarisation: NLO pQCD GRSV-max GRSV-std 65% Skalierungsfehler nicht gezeigt Preliminary Run4 (2004) polarisierte p+p-Kollisionen mit Polarisation: int. Luminosität: 0.075 pb-1

Messung der Polarisation in PHENIX Asymmetrie normalisiert mit der Polarisation Spin Rotators ON Spin Rotators OFF

Beiträge der Parton-WW NLO pQCD (Vogelsang) p+p  p0+X, s = 200 GeV, h=0 0 10 20 30 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 pT,p (GeV/c) fraction

Systematische Checks Bunch-Shuffling: Helizitäten werden zufällig zugeordnet  durchschnittliche Polarisation 0 und werden für alle Fills neu berechnet 1000 „neue“ Messungen c2/NDF stat. Verteilung für NDF = 46 Bunch Shuffling zeigt: Fehler sind sinnvoll systematische Fehler sind vernachlässigbar

Systematische Checks Weitere Checks: Paritätsverletzende Asymmetrien Variation der Integrationsfenster Variation der PID-Kriterien keine syst. Effekte Paritätsverletzende Asymmetrien AL ≈ 0

ALL Analyse Statistik p0+BG ( ): BG ( and ):

ALL Analyse Statistischer Fehler k-Faktor mehr als ein p0 pro event möglich Np0 nicht Poisson-verteilt  k-Faktor mit

ALL Analyse k-Faktoren ( )