电子-离子对撞机上带 spectator 核子标记的深层非弹性电子-氘核散射：提取自由核子结构

背景：带 spectator 核子标记的氘核深层非弹性散射（DIS）是一种提取自由中子结构函数并探索束缚质子与中子核修正的独特方法。对 spectator 的探测（在氘核静止系中典型动量 $\lesssim$ 100 MeV/c）控制了 DIS 过程中的核构型，并支持核效应的微分分析。在未来的电子-离子对撞机（EIC）上，此类测量将使用远向前探测器进行。目的：用 EIC 基线远向前探测器设计模拟带质子或中子标记的氘核 DIS。量化探测器接受度与分辨率效应。研究利用 spectator 动量中的极点外推提取自由核子结构的可行性。方法：使用 BeAGLE 蒙特卡洛生成器生成带质子和中子 spectator 的 DIS 事件。在包含探测器接受度和分辨率效应的情况下重建 spectator 核子动量。在实际条件下进行极点外推。通过与输入模型比较验证自由核子结构的提取。结果：在极点外推所需的完整横向动量范围 $0 < p_T < 100$ MeV/c 内，质子与中子 spectator 探测均可行。校正前分布的分辨率效应对于质子约为 ~10%，对于中子 spectator 约为 ~30%。核子结构提取的总体精度预计在百分之几的水平。结论：通过质子标记和极点外推提取自由中子结构在 EIC 基线远向前探测器设计下是可行的。相应的通过中子标记提取自由质子结构为未来核修正研究提供了参考点。