Deep inelastic scattering of polarized electrons by polarized $^3$He and the study of the neutron spin structure
P.L. Anthony
,
R.G. Arnold
,
H.R. Band
,
H. Borel
,
P.E. Bosted
,
Vincent Breton
(1)
,
G.D. Cates
,
T.E. Chupp
,
F.S. Dietrich
,
J. Dunne
,
R. Erbacher
,
J. Fellbaum
,
H. Fonvieille
(1)
,
R. Gearhart
,
R. Holmes
,
E.W. Hughes
,
J.R. Johnson
,
D. Kawall
,
C. Keppel
,
S.E. Kuhn
,
R.M. Lombard-Nelsen
,
J. Marroncle
,
T. Maruyama
,
W. Meyer
,
Z.E. Meziani
,
H. Middleton
,
J. Morgenstern
,
N.R. Newbury
,
G.G. Petratos
,
R. Pitthan
,
R. Prepost
,
Y. Roblin
(1)
,
S.E. Rock
,
S.H. Rokni
,
G. Shapiro
,
T. Smith
,
P.A. Souder
,
M. Spengos
,
F. Staley
,
L.M. Stuart
,
Z.M. Szalata
,
Y. Terrien
,
A.K. Thompson
,
J.L. White
,
M. Woods
,
J. Xu
,
C.C. Young
,
G. Zapalac
P.L. Anthony
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R.G. Arnold
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H.R. Band
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H. Borel
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P.E. Bosted
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Vincent Breton
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G.D. Cates
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T.E. Chupp
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F.S. Dietrich
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R. Erbacher
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H. Fonvieille
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R. Gearhart
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R. Holmes
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E.W. Hughes
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J.R. Johnson
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Z.E. Meziani
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H. Middleton
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J. Morgenstern
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G.G. Petratos
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R. Pitthan
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S.E. Rock
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G. Shapiro
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J. Xu
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C.C. Young
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G. Zapalac
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Résumé
The neutron longitudinal and transverse asymmetries $A^n_1$ and $A^n_2$ have been extracted from deep inelastic scattering of polarized electrons by a polarized $^3$He target at incident energies of 19.42, 22.66 and 25.51 GeV. The measurement allows for the determination of the neutron spin structure functions $g^n_1 (x,Q^2)$ and $g^n_2(x,Q^2)$ over the range $0.03 < x < 0.6$ at an average $Q^2$ of 2 (GeV$/c)^2$. The data are used for the evaluation of the Ellis-Jaffe and Bjorken sum rules. The neutron spin structure function $g^n_1 (x,Q^2)$ is small and negative within the range of our measurement, yielding an integral ${\int_{0.03}^{0.6} g_1^n(x) dx}= -0.028 \pm 0.006 (stat) \pm 0.006 (syst) $. Assuming Regge behavior at low $x$, we extract $\Gamma_1^n=\int^1_0 g^n_1(x)dx = -0.031 \pm 0.006 (stat)\pm 0.009 (syst) $. Combined with previous proton integral results from SLAC experiment E143, we find $\Gamma_1^p - \Gamma_1^n = 0.160 \pm 0.015$ in agreement with the Bjorken sum rule prediction $\Gamma^p_1 - \Gamma ^n_1 = 0.176 \pm 0.008$ at a $Q^2$ value of 3 (GeV$/c)^2$ evaluated using $\alpha_s = 0.32\pm 0.05$.