La estructura de espín del nucleón describe la estructura partónica del momento angular intrínseco ( espín ) del nucleón ( protón y neutrón ). La pregunta clave es cómo el espín del nucleón, cuya magnitud es 1/2ħ, es transportado por sus partones constituyentes ( quarks y gluones ). Originalmente, antes de la década de 1980, se esperaba que los quarks transportaran todo el espín del nucleón, pero experimentos posteriores contradicen esta expectativa. A fines de la década de 1980, la Colaboración Europea de Muones (EMC) realizó experimentos que sugirieron que el espín transportado por los quarks no es suficiente para explicar el espín total de los nucleones. Este hallazgo asombró a los físicos de partículas en ese momento, y el problema de dónde se encuentra el espín faltante a veces se conoce como la crisis del espín del protón .
La investigación experimental sobre estos temas ha sido continuada por la Spin Muon Collaboration (SMC) y el experimento COMPASS en el CERN , los experimentos E142, E143, E154 y E155 en el SLAC , HERMES en DESY , los experimentos en JLab y RHIC , y otros. El análisis global de los datos de todos los experimentos principales confirmó el descubrimiento original de EMC y mostró que el espín del quark contribuía aproximadamente en un 30% al espín total del nucleón. Un tema importante de la física de partículas moderna es encontrar el momento angular faltante, que se cree que es transportado por el espín del gluón o por el momento angular orbital del gluón y el quark. Este hecho se expresa mediante la regla de la suma,
Los componentes del espín de los gluones se miden en muchos experimentos. Los momentos angulares de los quarks y los gluones se estudiarán midiendo las llamadas distribuciones generalizadas de partones (GPD) mediante experimentos de dispersión Compton profundamente virtual (DVCS), realizados en el CERN (COMPASS) y en el Laboratorio Jefferson , entre otros laboratorios.
