基于高品质GeV电子束的核子结构研究

本项目拟利用CEBAF高品质电子束，通过一系列电子散射实验，测量高四维动量转移下质子的电磁形状因子比，丰富质子电磁结构的实验数据，凸现Rosenbluth分离法与极化转移法所给出的电磁形状因子比的差异，挑战ep作用的基本理论；通过入射电子和靶双极化实验，获取中子的横向性分布函数、Collins碎裂函数及Sivers分布函数，为不同核子结构和碎裂函数对夸克味量子的依赖性的研究提供非常关键的新信息，进一步地检验人们对核子自旋结构的理解以及相关理论；测量高动量转移下的电子准弹性散射的纵向与横向的响应函数，并利用库仑求和规则进行相关运算，研究核子的结构在不同核介质背景下的变化。

核子的结构研究对理解强子问题就像氢原子研究对于理解原子问题一样，有着非常重要的意义。本项目通过国际合作，利用美国Jlab实验室高品质电子束，开展不同的实验，从不同的角度研究了核子的结构以及强子间的相互作用。项目完成了质子自旋结构函数g1与g2的精确测量实验，该数据的达到了2GeV2；完成了质子的磁形状因子GMp的数据获取，该数据覆盖了从7～17.5GeV2范围；完成了用于提取中子自旋结构的电子与极化He-3靶的散射实验，该实验工作在世界上第一次在横向极化的有效中子靶上实现了对电子散射过程的半单举测量与研究，也进行了该散射过程中的单举过程的研究；进行了核介质效应实验，研究了核介质效应对核子与植入核中超子性质的影响。这些实验对核子的三维结构提供了必要的实验数据，对在夸克层面上研究核与核子，具有重要的科学意义。.在从事物理研究的同时，针对实验所涉及的探测器以及靶，开展了GEM探测器的实验研究以及He-3极化靶的研究工作。所研制的基于多层GEM膜的位置灵敏探测器的能量分辨为～20%，位置分辨为～100um。首次在国内开展He-3极化靶研制工作，所研制的He-3靶的极化度达到了54%。