[김민정 학생/Prof. Tanida] 횡편극된 양성자-원자핵 충돌 실험에서 스핀 비대칭성과 원자핵과의 상관성 최초 발견 (PRL 논문 게재)
2015년 Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) 에서 가동된 세계 최초의 횡편극된 양성자 - 알루미늄, 금 원자핵 충돌 실험은 단일 스핀 비대칭성 연구의 대상을 (기존의 양성사-양성자에서) 무거운 핵으로까지 확장시켰다.
이전에 RHIC에서 관측된 횡편극된 양성자-양성자 충돌에서 전방(forward)으로 생성되는 중성자의 큰 단일 스핀 비대칭값(A_N)을 설명하는 기존의 이론은 A_N의 약한 핵 상관성을 예측했다.
그러나 놀랍게도 이번 양성자-원자핵 충돌 실험에서 전방 중성자 생성의 A_N이 원자핵 종류에 따라 크게 변한다는 것이 관측되었다.
관측된 A_N은 양성자-양성자 충돌과 비교하여 양성자-알루미늄 충돌에서는 더 작았고, 양성자-금 충돌에서는 반대 부호이면서 세배의 값이 관측되었다.
A_N의 핵 상관성을 설명할 가능성이 있는 서로 다른 중성자 생성 과정의 상호작용이 논의되었다
이 결과는 일본의 이화학 연구소(RIKEN)와 미국의 브룩헤이븐 국립 연구소(BNL)에서 보도되었고, Newsweek을 포함한 여러 매체에서 보도되었다.
저자: 김민정 학생, 타니다 교수, 타니다 교수의 서울대학교 PHENIX 실험 연구팀과 그 외 PHENIX 실험 공동 저자들
During 2015, the Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) provided collisions of transversely polarized protons with Au and Al nuclei for the first time, enabling the exploration of transverse-single-spin asymmetries with heavy nuclei. Large single-spin asymmetries in very forward neutron production have been previously observed in transversely polarized p + p collisions at RHIC, and the existing theoretical framework that was successful in describing the single-spin asymmetry in p + p collisions predicts only a moderate atomic-mass-number (A) dependence. In contrast, the asymmetries observed at RHIC in p + A collisions showed a surprisingly strong A dependence in inclusive forward neutron production. The observed asymmetry in p + Al collisions is much smaller, while the asymmetry in p + Au collisions is a factor of 3 larger in absolute value and of opposite sign. The interplay of different neutron production mechanisms is discussed as a possible explanation of the observed A dependence.
RIKEN press release: http://www.riken.jp/pr/press/2018/20180109_2/
BNL press release: https://www.bnl.gov/newsroom/news.php?a=112177
Newsweek: http://www.newsweek.com/physics-spinning-protons-flip-directions-collide-larger-particles-gold-nuclei-774663
Gizmodo: https://gizmodo.com/physicists-observe-completely-unexpected-effect-in-coll-1821921762
Other news: https://aps.altmetric.com/details/31429845/news