Updated numerical study of transverse single-spin asymmetries in single-inclusive pion production from lepton-nucleon collisions

被引：1

作者：

Fitzgibbons, Sophia ^{[1
,2
]}

Malda, Michel ^{[1
,3
]}

Marsh, Jacob ^{[1
]}

Pitonyak, Daniel ^{[1
]}

Smith, Penn ^{[1
]}

机构：

[1] Lebanon Valley Coll, Dept Phys, Annville, PA 17003 USA

[2] Temple Univ, Dept Phys, SERC, Philadelphia, PA 19122 USA

[3] L3Harris Technol, Rochester, NY 14610 USA

来源：

PHYSICS LETTERS B | 2024年 / 852卷

基金：

美国国家科学基金会;

关键词：

CHIRAL-ODD CONTRIBUTION; HARD-SCATTERING; CROSS-SECTIONS; LEPTOPRODUCTION; FRAGMENTATION; POLARIZATION; JETS;

D O I：

10.1016/j.physletb.2024.138606

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

We revisit the analysis of transverse single-spin asymmetries A(N) in lepton-nucleon scattering where only a single pion is detected in the final state, l N-up arrow -> h X. This observable is the Electron-Ion Collider (EIC) analogue to AN in proton-proton collisions, p(up arrow) p -> h X, that has been studied intensely for decades, especially at the Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC). We incorporate new theoretical developments in the collinear twist-3 framework and utilize recent extractions of (Sivers-like and Collins-like) quark-gluon-quark correlators in the numerical computations. We compare our calculations to HERMES measurements as well as make predictions for Jefferson Lab, COMPASS, and EIC kinematics. We further explore the role of next-to-leading order (NLO) corrections to the (twist-2) unpolarized cross section (denominator of A(N)) and consider what can be deduced empirically about the potential numerical significance of the full NLO calculation of A(N) in this process. We consider sources of theoretical uncertainty in our predictions, which present potential opportunities then for future measurements to improve our understanding of A(N) and multi-parton correlations in hadrons.

引用

页数：7

共 97 条

[1]

A.L, 2012, Phys. Rev. D, V86, P032006, DOI DOI 10.1103/PHYSREVD.86.032006

[2] Transverse single-spin asymmetry of charged hadrons at forward and backward rapidity in polarized p plus p, p plus Al, and p plus Au collisions at √sNN=200 GeV [J].

Abdulameer, N. J. ;

Acharya, U. ;

Aidala, C. ;

Akiba, Y. ;

Alfred, M. ;

Andrieux, V. ;

Apadula, N. ;

Asano, H. ;

Azmoun, B. ;

Babintsev, V. ;

Bandara, N. S. ;

Barish, K. N. ;

Bathe, S. ;

Bazilevsky, A. ;

Beaumier, M. ;

Belmont, R. ;

Berdnikov, A. ;

Berdnikov, Y. ;

Bichon, L. ;

Blankenship, B. ;

Blau, D. S. ;

Bok, J. S. ;

Borisov, V. ;

Brooks, M. L. ;

Bryslawskyj, J. ;

Bumazhnov, V. ;

Campbell, S. ;

Roman, V. Canoa ;

Cervantes, R. ;

Chiu, M. ;

Chi, C. Y. ;

Choi, I. J. ;

Choi, J. B. ;

Citron, Z. ;

Connors, M. ;

Corliss, R. ;

Morales, Y. Corrales ;

Cronin, N. ;

Csanad, M. ;

Csorgo, T. ;

Danley, T. W. ;

Daugherity, M. S. ;

David, G. ;

Dean, C. T. ;

DeBlasio, K. ;

Dehmelt, K. ;

Denisov, A. ;

Deshpande, A. ;

Desmond, E. J. ;

Dion, A. .

PHYSICAL REVIEW D, 2023, 108 (07)

[3] Forward Neutral-Pion Transverse Single-Spin Asymmetries in p plus p Collisions at s=200 GeV [J].

Abelev, B. I. ;

Aggarwal, M. M. ;

Ahammed, Z. ;

Anderson, B. D. ;

Arkhipkin, D. ;

Averichev, G. S. ;

Bai, Y. ;

Balewski, J. ;

Barannikova, O. ;

Barnby, L. S. ;

Baudot, J. ;

Baumgart, S. ;

Beavis, D. R. ;

Bellwied, R. ;

Benedosso, F. ;

Betts, R. R. ;

Bhardwaj, S. ;

Bhasin, A. ;

Bhati, A. K. ;

Bichsel, H. ;

Bielcik, J. ;

Bielcikova, J. ;

Bland, L. C. ;

Blyth, S-L. ;

Bombara, M. ;

Bonner, B. E. ;

Botje, M. ;

Bouchet, J. ;

Braidot, E. ;

Brandin, A. V. ;

Bueltmann, S. ;

Burton, T. P. ;

Bystersky, M. ;

Cai, X. Z. ;

Caines, H. ;

Sanchez, M. Calderon de la Barca ;

Callner, J. ;

Catu, O. ;

Cebra, D. ;

Cervantes, M. C. ;

Chajecki, Z. ;

Chaloupka, P. ;

Chattopadhyay, S. ;

Chen, H. F. ;

Chen, J. H. ;

Chen, J. Y. ;

Cheng, J. ;

Cherney, M. ;

Chikanian, A. ;

Choi, K. E. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2008, 101 (22)

[4] Measurement of transverse single-spin asymmetries of π0 and electromagnetic jets at forward rapidity in 200 and 500 GeV transversely polarized proton-proton collisions [J].

Adam, J. ;

Adamczyk, L. ;

Adams, J. R. ;

Adkins, J. K. ;

Agakishiev, G. ;

Aggarwal, M. M. ;

Ahammed, Z. ;

Alekseev, I ;

Anderson, D. M. ;

Aparin, A. ;

Aschenauer, E. C. ;

Ashraf, M. U. ;

Atetalla, F. G. ;

Attri, A. ;

Averichev, G. S. ;

Bairathi, V ;

Barish, K. ;

Behera, A. ;

Bellwied, R. ;

Bhasin, A. ;

Bielcik, J. ;

Bielcikova, J. ;

Bland, L. C. ;

Bordyuzhin, I. G. ;

Brandenburg, J. D. ;

Brandin, A., V ;

Butterworth, J. ;

Caines, H. ;

Sanchez, M. Calderon de la Barca ;

Cebra, D. ;

Chakaberia, I ;

Chaloupka, P. ;

Chan, B. K. ;

Chang, F-H ;

Chang, Z. ;

Chankova-Bunzarova, N. ;

Chatterjee, A. ;

Chen, D. ;

Chen, J. ;

Chen, J. H. ;

Chen, X. ;

Chen, Z. ;

Cheng, J. ;

Cherney, M. ;

Chevalier, M. ;

Choudhury, S. ;

Christie, W. ;

Chu, X. ;

Crawford, H. J. ;

Csanad, M. .

PHYSICAL REVIEW D, 2021, 103 (09)

[5] Transverse single-spin asymmetry and cross section for π0 and η mesons at large Feynman x in p↑ + p collisions at √s=200 GeV [J].

Adamczyk, L. ;

Agakishiev, G. ;

Aggarwal, M. M. ;

Ahammed, Z. ;

Alakhverdyants, A. V. ;

Alekseev, I. ;

Alford, J. ;

Anderson, B. D. ;

Anson, C. D. ;

Arkhipkin, D. ;

Aschenauer, E. ;

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Balewski, J. ;

Bannerjee, A. ;

Barnovska, Z. ;

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Betancourt, M. J. ;

Betts, R. R. ;

Bhasin, A. ;

Bhati, A. K. ;

Bichsel, H. ;

Bielcik, J. ;

Bielcikova, J. ;

Bordyuzhin, I. G. ;

Borowski, W. ;

Bouchet, J. ;

Brandin, A. V. ;

Brovko, S. G. ;

Bruna, E. ;

Bueltmann, S. ;

Bunzarov, I. ;

Burton, T. P. ;

Butterworth, J. ;

Cai, X. Z. ;

Caines, H. ;

Sanchez, M. Calderon de la Barca ;

Cebra, D. ;

Cendejas, R. ;

Cervantes, M. C. ;

Chaloupka, P. ;

Chattopadhyay, S. ;

Chen, H. F. ;

Chen, J. H. ;

Chen, J. Y. ;

Chen, L. ;

Cheng, J. ;

Cherney, M. ;

Chikanian, A. ;

Christie, W. .

PHYSICAL REVIEW D, 2012, 86 (05)

[6] COMPARISON OF SPIN ASYMMETRIES AND CROSS-SECTIONS IN PI-0 PRODUCTION BY 200 GEV POLARIZED ANTIPROTONS AND PROTONS [J].

ADAMS, DL .

PHYSICS LETTERS B, 1991, 261 (1-2) :201-206

[7] Cross sections and transverse single-spin asymmetries in forward neutral-pion production from proton collisions at √s=200 GeV -: art. no. 171801 [J].

Adams, J ;

Adler, C ;

Aggarwal, MM ;

Ahammed, Z ;

Amonett, J ;

Anderson, BD ;

Anderson, M ;

Arkhipkin, D ;

Averichev, GS ;

Badyal, SK ;

Balewski, J ;

Barannikova, O ;

Barnby, LS ;

Baudot, J ;

Bekele, S ;

Belaga, VV ;

Bellwied, R ;

Berger, J ;

Bezverkhny, BI ;

Bhardwaj, S ;

Bhaskar, P ;

Bhati, AK ;

Bichsel, H ;

Billmeier, A ;

Bland, LC ;

Blyth, CO ;

Bonner, BE ;

Botje, M ;

Boucham, A ;

Brandin, A ;

Bravar, A ;

Cadman, RV ;

Cai, XZ ;

Caines, H ;

Sánchez, MCD ;

Carroll, J ;

Castillo, J ;

Castro, M ;

Cebra, D ;

Chaloupka, P ;

Chattopadhyay, S ;

Chen, HF ;

Chen, Y ;

Chernenko, SP ;

Cherney, M ;

Chikanian, A ;

Choi, B ;

Christie, W ;

Coffin, JP ;

Cormier, TM .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2004, 92 (17) :171801-1

[8] Cross section and transverse single-spin asymmetry of η mesons in p↑ plus p collisions at √s=200 GeV at forward rapidity [J].

Adare, A. ;

Aidala, C. ;

Ajitanand, N. N. ;

Akiba, Y. ;

Akimoto, R. ;

Al-Bataineh, H. ;

Alexander, J. ;

Alfred, M. ;

Angerami, A. ;

Aoki, K. ;

Apadula, N. ;

Aramaki, Y. ;

Asano, H. ;

Atomssa, E. T. ;

Averbeck, R. ;

Awes, T. C. ;

Azmoun, B. ;

Babintsev, V. ;

Bai, M. ;

Baksay, G. ;

Baksay, L. ;

Bandara, N. S. ;

Bannier, B. ;

Barish, K. N. ;

Bassalleck, B. ;

Basye, A. T. ;

Bathe, S. ;

Baublis, V. ;

Baumann, C. ;

Bazilevsky, A. ;

Beaumier, M. ;

Beckman, S. ;

Belikov, S. ;

Belmont, R. ;

Bennett, R. ;

Berdnikov, A. ;

Berdnikov, Y. ;

Bhom, J. H. ;

Black, D. ;

Blau, D. S. ;

Bok, J. S. ;

Boyle, K. ;

Brooks, M. L. ;

Bryslawskyj, J. ;

Buesching, H. ;

Bumazhnov, V. ;

Bunce, G. ;

Butsyk, S. ;

Campbell, S. ;

Caringi, A. .

PHYSICAL REVIEW D, 2014, 90 (07)

[9] Measurement of transverse-single-spin asymmetries for midrapidity and forward-rapidity production of hadrons in polarized p plus p collisions at √s=200 and 62.4 GeV [J].

Adare, A. ;

Afanasiev, S. ;

Aidala, C. ;

Ajitanand, N. N. ;

Akiba, Y. ;

Al-Bataineh, H. ;

Alexander, J. ;

Angerami, A. ;

Aoki, K. ;

Apadula, N. ;

Aphecetche, L. ;

Aramaki, Y. ;

Asai, J. ;

Atomssa, E. T. ;

Averbeck, R. ;

Awes, T. C. ;

Azmoun, B. ;

Babintsev, V. ;

Bai, M. ;

Baksay, G. ;

Baksay, L. ;

Baldisseri, A. ;

Barish, K. N. ;

Barnes, P. D. ;

Bassalleck, B. ;

Basye, A. T. ;

Bathe, S. ;

Batsouli, S. ;

Baublis, V. ;

Baumann, C. ;

Bazilevsky, A. ;

Belikov, S. ;

Belmont, R. ;

Bennett, R. ;

Berdnikov, A. ;

Berdnikov, Y. ;

Bhom, J. H. ;

Bickley, A. A. ;

Blau, D. S. ;

Boissevain, J. G. ;

Bok, J. S. ;

Borel, H. ;

Boyle, K. ;

Brooks, M. L. ;

Buesching, H. ;

Bumazhnov, V. ;

Bunce, G. ;

Butsyk, S. ;

Camacho, C. M. ;

Campbell, S. .

PHYSICAL REVIEW D, 2014, 90 (01)

[10] Measurement of transverse single-spin asymmetries for midrapidity production of neutral pions and charged hadrons in polarized p+p collisions at √s=200 GeV -: art. no. 202001 [J].

Adler, SS ;

Afanasiev, S ;

Aidala, C ;

Ajitanand, NN ;

Akiba, Y ;

Alexander, J ;

Amirikas, R ;

Aphecetche, L ;

Aronson, SH ;

Averbeck, R ;

Awes, TC ;

Azmoun, R ;

Babintsev, V ;

Baldisseri, A ;

Barish, KN ;

Barnes, PD ;

Bassalleck, B ;

Bathe, S ;

Batsouli, S ;

Baublis, V ;

Bauer, F ;

Bazilevsky, A ;

Belikov, S ;

Berdnikov, Y ;

Bhagavatula, S ;

Boissevain, JG ;

Borel, H ;

Borenstein, S ;

Brooks, ML ;

Brown, DS ;

Bruner, N ;

Bucher, D ;

Buesching, H ;

Bumazhnov, V ;

Bunce, G ;

Burward-Hoy, JM ;

Butsyk, S ;

Camard, X ;

Chai, JS ;

Chand, P ;

Chang, WC ;

Chernichenko, S ;

Chi, CY ;

Chiba, J ;

Chiu, M ;

Choi, IJ ;

Choi, J ;

Choudhury, RK ;

Chujo, T ;

Cianciolo, V .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2005, 95 (20)

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共 97 条

[1]

A.L, 2012, Phys. Rev. D, V86, P032006, DOI DOI 10.1103/PHYSREVD.86.032006

[2] Transverse single-spin asymmetry of charged hadrons at forward and backward rapidity in polarized p plus p, p plus Al, and p plus Au collisions at √sNN=200 GeV [J].

Abdulameer, N. J. ;

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Babintsev, V. ;

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Bazilevsky, A. ;

Beaumier, M. ;

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Berdnikov, A. ;

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Bichon, L. ;

Blankenship, B. ;

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Roman, V. Canoa ;

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Chi, C. Y. ;

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Choi, J. B. ;

Citron, Z. ;

Connors, M. ;

Corliss, R. ;

Morales, Y. Corrales ;

Cronin, N. ;

Csanad, M. ;

Csorgo, T. ;

Danley, T. W. ;

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Dean, C. T. ;

DeBlasio, K. ;

Dehmelt, K. ;

Denisov, A. ;

Deshpande, A. ;

Desmond, E. J. ;

Dion, A. .

PHYSICAL REVIEW D, 2023, 108 (07)

[3] Forward Neutral-Pion Transverse Single-Spin Asymmetries in p plus p Collisions at s=200 GeV [J].

Abelev, B. I. ;

Aggarwal, M. M. ;

Ahammed, Z. ;

Anderson, B. D. ;

Arkhipkin, D. ;

Averichev, G. S. ;

Bai, Y. ;

Balewski, J. ;

Barannikova, O. ;

Barnby, L. S. ;

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Baumgart, S. ;

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Benedosso, F. ;

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Bhasin, A. ;

Bhati, A. K. ;

Bichsel, H. ;

Bielcik, J. ;

Bielcikova, J. ;

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Bombara, M. ;

Bonner, B. E. ;

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Brandin, A. V. ;

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Bystersky, M. ;

Cai, X. Z. ;

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Sanchez, M. Calderon de la Barca ;

Callner, J. ;

Catu, O. ;

Cebra, D. ;

Cervantes, M. C. ;

Chajecki, Z. ;

Chaloupka, P. ;

Chattopadhyay, S. ;

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Chen, J. Y. ;

Cheng, J. ;

Cherney, M. ;

Chikanian, A. ;

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PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2008, 101 (22)

[4] Measurement of transverse single-spin asymmetries of π0 and electromagnetic jets at forward rapidity in 200 and 500 GeV transversely polarized proton-proton collisions [J].

Adam, J. ;

Adamczyk, L. ;

Adams, J. R. ;

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Bielcikova, J. ;

Bland, L. C. ;

Bordyuzhin, I. G. ;

Brandenburg, J. D. ;

Brandin, A., V ;

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Cebra, D. ;

Chakaberia, I ;

Chaloupka, P. ;

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Chankova-Bunzarova, N. ;

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Chen, J. ;

Chen, J. H. ;

Chen, X. ;

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Cheng, J. ;

Cherney, M. ;

Chevalier, M. ;

Choudhury, S. ;

Christie, W. ;

Chu, X. ;

Crawford, H. J. ;

Csanad, M. .

PHYSICAL REVIEW D, 2021, 103 (09)

[5] Transverse single-spin asymmetry and cross section for π0 and η mesons at large Feynman x in p↑ + p collisions at √s=200 GeV [J].

Adamczyk, L. ;

Agakishiev, G. ;

Aggarwal, M. M. ;

Ahammed, Z. ;

Alakhverdyants, A. V. ;

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Alford, J. ;

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Anson, C. D. ;

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Aschenauer, E. ;

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Bannerjee, A. ;

Barnovska, Z. ;

Beavis, D. R. ;

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Bhasin, A. ;

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Bordyuzhin, I. G. ;

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Brandin, A. V. ;

Brovko, S. G. ;

Bruna, E. ;

Bueltmann, S. ;

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Cai, X. Z. ;

Caines, H. ;

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Cebra, D. ;

Cendejas, R. ;

Cervantes, M. C. ;

Chaloupka, P. ;

Chattopadhyay, S. ;

Chen, H. F. ;

Chen, J. H. ;

Chen, J. Y. ;

Chen, L. ;

Cheng, J. ;

Cherney, M. ;

Chikanian, A. ;

Christie, W. .

PHYSICAL REVIEW D, 2012, 86 (05)

[6] COMPARISON OF SPIN ASYMMETRIES AND CROSS-SECTIONS IN PI-0 PRODUCTION BY 200 GEV POLARIZED ANTIPROTONS AND PROTONS [J].

ADAMS, DL .

PHYSICS LETTERS B, 1991, 261 (1-2) :201-206

[7] Cross sections and transverse single-spin asymmetries in forward neutral-pion production from proton collisions at √s=200 GeV -: art. no. 171801 [J].

Adams, J ;

Adler, C ;

Aggarwal, MM ;

Ahammed, Z ;

Amonett, J ;

Anderson, BD ;

Anderson, M ;

Arkhipkin, D ;

Averichev, GS ;

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Balewski, J ;

Barannikova, O ;

Barnby, LS ;

Baudot, J ;

Bekele, S ;

Belaga, VV ;

Bellwied, R ;

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Boucham, A ;

Brandin, A ;

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Chikanian, A ;

Choi, B ;

Christie, W ;

Coffin, JP ;

Cormier, TM .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2004, 92 (17) :171801-1

[8] Cross section and transverse single-spin asymmetry of η mesons in p↑ plus p collisions at √s=200 GeV at forward rapidity [J].

Adare, A. ;

Aidala, C. ;

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Akiba, Y. ;

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Al-Bataineh, H. ;

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Alfred, M. ;

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Beaumier, M. ;

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Berdnikov, A. ;

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Blau, D. S. ;

Bok, J. S. ;

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Bryslawskyj, J. ;

Buesching, H. ;

Bumazhnov, V. ;

Bunce, G. ;

Butsyk, S. ;

Campbell, S. ;

Caringi, A. .

PHYSICAL REVIEW D, 2014, 90 (07)

[9] Measurement of transverse-single-spin asymmetries for midrapidity and forward-rapidity production of hadrons in polarized p plus p collisions at √s=200 and 62.4 GeV [J].

Adare, A. ;

Afanasiev, S. ;

Aidala, C. ;

Ajitanand, N. N. ;

Akiba, Y. ;

Al-Bataineh, H. ;

Alexander, J. ;

Angerami, A. ;

Aoki, K. ;

Apadula, N. ;

Aphecetche, L. ;

Aramaki, Y. ;

Asai, J. ;

Atomssa, E. T. ;

Averbeck, R. ;

Awes, T. C. ;

Azmoun, B. ;

Babintsev, V. ;

Bai, M. ;

Baksay, G. ;

Baksay, L. ;

Baldisseri, A. ;

Barish, K. N. ;

Barnes, P. D. ;

Bassalleck, B. ;

Basye, A. T. ;

Bathe, S. ;

Batsouli, S. ;

Baublis, V. ;

Baumann, C. ;

Bazilevsky, A. ;

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Berdnikov, A. ;

Berdnikov, Y. ;

Bhom, J. H. ;

Bickley, A. A. ;

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Bok, J. S. ;

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Boyle, K. ;

Brooks, M. L. ;

Buesching, H. ;

Bumazhnov, V. ;

Bunce, G. ;

Butsyk, S. ;

Camacho, C. M. ;

Campbell, S. .

PHYSICAL REVIEW D, 2014, 90 (01)

[10] Measurement of transverse single-spin asymmetries for midrapidity production of neutral pions and charged hadrons in polarized p+p collisions at √s=200 GeV -: art. no. 202001 [J].

Adler, SS ;

Afanasiev, S ;

Aidala, C ;

Ajitanand, NN ;

Akiba, Y ;

Alexander, J ;

Amirikas, R ;

Aphecetche, L ;

Aronson, SH ;

Averbeck, R ;

Awes, TC ;

Azmoun, R ;

Babintsev, V ;

Baldisseri, A ;

Barish, KN ;

Barnes, PD ;

Bassalleck, B ;

Bathe, S ;

Batsouli, S ;

Baublis, V ;

Bauer, F ;

Bazilevsky, A ;

Belikov, S ;

Berdnikov, Y ;

Bhagavatula, S ;

Boissevain, JG ;

Borel, H ;

Borenstein, S ;

Brooks, ML ;

Brown, DS ;

Bruner, N ;

Bucher, D ;

Buesching, H ;

Bumazhnov, V ;

Bunce, G ;

Burward-Hoy, JM ;

Butsyk, S ;

Camard, X ;

Chai, JS ;

Chand, P ;

Chang, WC ;

Chernichenko, S ;

Chi, CY ;

Chiba, J ;

Chiu, M ;

Choi, IJ ;

Choi, J ;

Choudhury, RK ;

Chujo, T ;

Cianciolo, V .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2005, 95 (20)

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