HERMES @ DESY: Spinstruktur der Quarks im ProtonHERMES war eines der vier Großexperimente am HERA Speicherring des Forschungszentrums DESY in Hamburg. Prof. Düren war seit Beginn der Planungen zum HERMES Experiments im Jahre 1989 maßgeblich an Entwicklung, Aufbau, Durchführung und Analyse des Experiments beteiligt und baute nach seiner Berufung nach Gießen eine HERMES-Arbeitsgruppe an der JLU auf, die sich sowohl in der Hardware wie in der Durchführung der Experimente und der physikalischen Analyse engagierte und bis zum Jahr 2016 aktiv war. https://www.uni-giessen.de/de/fbz/fb07/fachgebiete/physik/institute/iipi/arbeitsgruppen/ag-dueren/forschung/hermeshttps://www.uni-giessen.de/@@site-logo/logo.png
Inhaltspezifische Aktionen
HERMES @ DESY: Spinstruktur der Quarks im Proton
HERMES war eines der vier Großexperimente am HERA Speicherring des Forschungszentrums DESY in Hamburg. Prof. Düren war seit Beginn der Planungen zum HERMES Experiments im Jahre 1989 maßgeblich an Entwicklung, Aufbau, Durchführung und Analyse des Experiments beteiligt und baute nach seiner Berufung nach Gießen eine HERMES-Arbeitsgruppe an der JLU auf, die sich sowohl in der Hardware wie in der Durchführung der Experimente und der physikalischen Analyse engagierte und bis zum Jahr 2016 aktiv war.
Ursprüngliches Ziel des HERMES Experiments war die Messung der Spinverteilungen der Quarks im Proton und Neutron. Im Lauf der Jahre entwickelte sich das HERMES Experiment darüber hinaus zu einem Pionierexperiment zur Messung neuartiger generalisierter Partonverteilungen und generell zu einem Allzweck-Experiment für das Studium von QCD Prozessen mit Hilfe inklusiver, semi-inklusiver und exklusiver Streuung von polarisierten und unpolarisierten elektomagnetischen Sonden. Neben Targets zum Studium der QCD-Struktur von Protonen und Neutronen wurden auch nukleare Targets zum Studium von Quarks in schweren Kernen verwendet.
Besondere Highlights von HERMES waren folgende Ergebnisse:
Die Messung der Spinstrukturfunktionen von Proton und Neutron und die Trennung der Beiträge von Up-, Down- und Strange-Quarks sowie der Antiquarks zum Spin des Nukleons.
Erste experimentelle Ergebnisse zu Beiträgen von Bahndrehimpulsen der Quarks zum Spin des Nukleons durch Messung tief-virtueller Compton Streuung, siehe Artikel „Spinkrise überstanden?“
Bahnbrechende erste Messungen von Single-Spin-Asymmetrien in tief-inelastischer Streuung an transversal polarisierten Targets und eine erste Bestimmung von Beiträgen der Sivers- und Collins Funktionen, sowie der Transversity der Quarks im Nukleon.
Studium der Fragmentationsfunktionen von Quarks in nuklearen Medium und Messungen zum Cronin Effekt, die in der Schwerionenphysik eine wichtige Rolle spielen.
Das breite Messprogramm von HERMES fand durch die Abschaltung des HERA Beschleunigers im Jahr 2007 ein Ende. Viele der neuartigen Messungen von HERMES wurden anschließend beim COMPASS Experiment am CERN und am Jefferson Lab in den USA mit höherer statistischer Genauigkeit fortgeführt.
Die Messung von GPDs bei HERMES liefert einen neuartigen Zugang zur inneren Struktur des Protons, da somit mehrdimensionale Korrelationen zwischen Orts- und Impulsverteilungen von Quarks und Gluonen bestimmt werden können. Dieser Ansatz zum partonischen Verständnis von Hadronen wird bei den anderen Aktivitäten der Arbeitsgruppe bei ATLAS und PANDA weitergeführt, wie im folgenden Diagrammskizziert.
A variety of processes at low and high energies can be described in the formalism of the Generalized Parton Distributions (GPDs) and the Generalized Distribution Amplitudes (GDAs). Different aspects can be measured, for example, in the experiments HERMES, PANDA and ATLAS.
Der HERMES Recoil Detektor
Zur Messung exklusiver Prozesse, insbesondere zur Messung tief-virtueller Compton Streuung (DVCS) und generalisierter Partonverteilungen (GPDs) wurde der HERMES Detektor durch einen Recoil Detektorerweitert, der es erlaubte, rückgestreute Protonen in Koinzidenz mit dem gestreuten Elektron zu messen und zu identifizieren. Der Bau und Betrieb des Rückstoßdetektors aus szintillierende Fasern war Schwerpunkt des Hardware-Projektesder Gießener HERMES Gruppe.
Die verklebten szintillierenden Fasern bildeten zwei mehrlagige, selbsthaltende Zylinder mit Durchmessern von 23 und 37 cm. Mehr als 5000 Kanäle wurden hierbei mit Hilfe von Vielkanal-Photomultipliern (MAPMTs) ausgelesen und erlaubten die Rekonstruktion von Proton- und Pion-Spuren, die unter großen Winkeln aus dem HERMES-Target herausgestreut wurden.
Der Recoil Detektor wurde bis zum Ende der HERMES-Datennahme erfolgreich betrieben und lieferte viel neue Ergebnisse.
Several layers of scintillating fibers form the inner cylinder of the recoil detector.
The scintillating fibers of all layers of the cylindrical detector end in self-developed multi-channel optical plugs. There, 4 m long fiber optic cables are coupled, which conduct the light flashes of the scintillation light onto multi-channel photomultipliers.
Assembly of the fiber optic cables in the HERMES experiment by PhD students from Giessen. The cables direct the light signals from the scintillator detector to the MAPMTs, which are placed outside the magnetic field.
