La European Muon Collaboration ( EMC ) se formó en 1973 para estudiar las interacciones de los muones de alta energía en el CERN . Estos experimentos fueron motivados por el interés en determinar la estructura de quarks del nucleón luego del descubrimiento de altos niveles de dispersión inelástica profunda en SLAC . [1] [2]
En 1972 se propusieron dos haces de muones para el entonces nuevo Super Proton Synchrotron (SPS). Uno de ellos fue obra de Roger Clifft y Erwin Gabathuler y el otro de Friedhelm Brasse y Joerg Gayler. Los dos equipos se unieron para diseñar un haz de muones de alta intensidad de hasta 280 GeV de energía para realizar los experimentos. La colaboración, que se conocería como la European Muon Collaboration (EMC), se formó en torno a estas personas para llevar a cabo los experimentos. En 1974 se presentó al CERN una propuesta para el haz y un aparato para realizar los experimentos (el Libro Blanco). Los experimentos fueron aprobados y el aparato se construyó entre los años 1974 y 1978. La colaboración creció en tamaño hasta unos 100 físicos. Esta fue una de las colaboraciones experimentales más grandes de la época.
Se realizaron varios experimentos. Cada experimento se denota con un número NAxx, donde NA corresponde a los experimentos del Área Norte aprobados por el CERN y xx es el número que le asignó el CERN.
NA2 era un espectrómetro de imán único para medir los productos de producción hacia adelante de la dispersión inelástica profunda por muones. Los datos para este experimento se obtuvieron entre 1978 y 1981.
Para este experimento, se añadió un segundo imán que contenía una cámara de corrientes de aire antes del aparato NA2 para detectar y medir los productos de las reacciones de dispersión inelástica profunda en ángulos más amplios. Otros grupos se unieron al EMC para estos experimentos y la colaboración creció hasta unos 150 físicos. Los experimentos se realizaron entre 1981 y 1983.
Durante la fase NA9, el grupo de la Universidad de Uppsala instaló un procesador de última generación (en aquel momento) para disparar muones dispersos en ángulos muy pequeños con respecto al haz (este fue el experimento NA28). Este experimento fue diseñado para investigar las sombras en los núcleos. Entre 1984 y 1985, el experimento volvió al espectrómetro de imán único de NA2 y se instalaron un gran objetivo polarizado junto con objetivos nucleares secundarios.
Los primeros resultados de la fase NA2 del experimento mostraron que la producción de encanto estaba mediada por el proceso de fusión fotón-gluón. La colaboración continuó luego para demostrar que la tasa de dispersión en hierro y deuterio era diferente. Esto mostró que la subestructura de quarks de los nucleones unidos en núcleos es diferente de la de los nucleones libres. El efecto se conoció como el efecto EMC y despertó un gran interés entre los físicos teóricos. Se planeó reemplazar los objetivos de hierro, deuterio e hidrógeno con un objetivo polarizado en 1981. Sin embargo, resultó difícil construir el objetivo de gran volumen necesario y este experimento se pospuso hasta 1984. Además, el modelo de Lund de fragmentación de quarks (que más tarde se conocería como PYTHIA ) estuvo disponible y gran parte de los datos sobre hadrones producidos hacia adelante se utilizaron para ajustar este modelo.
Las fases NA9/NA28 del experimento comenzaron a tomar datos en 1981. Los principales resultados de estos experimentos fueron la confirmación de nuestra comprensión del proceso de fragmentación de quarks. Una vez más, los resultados se utilizaron para desarrollar modelos de este proceso, como PYTHIA y el modelo HERWIG, que ya estaban disponibles. El experimento NA28 descubrió que los resultados de la dispersión en los núcleos a valores pequeños de Bjorken x eran muy diferentes de los de los valores más altos. El proceso que rige este comportamiento se conoció como sombreado en los núcleos.
La fase final del experimento con el objetivo polarizado produjo el resultado más espectacular del experimento con el descubrimiento de que sólo una pequeña parte del espín del protón es transportada por quarks, y que el extraño mar de quarks probablemente está polarizado. Esto a veces se conoce como la " crisis del espín del protón ".
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