Badania wykonywane w eksperymencie COMPASS obejmują dwie dziedziny. Pierwsza to badanie struktury nukleonu. Dostarczenie trójwymiarowego opisu struktury nukleonu poprzez jego składniki, kwarki i gluony, i wyjaśnienie w jaki sposób spin nukleonu jest powiązany ze spinem i orbitalnym momentem pędu jego skladników są fundamentalnymi zagadnieniami w QCD, teorii silnych oddziaływań. Druga dziedzina badań to spektroskopia hadronów, a w szczególności po-szukiwanie egzotycznych stanów zwiazanych kwarków i gluonów. Tak więc COMPASS można traktować jako ‘laboratorium QCD‘.
Układ doświadczalny eksperymentu COMPASS składa się z dwustopniowego spektrometru (schemat powyżej) wraz z jedną z kilku możliwych tarcz, spolaryzowanych lub niespolaryzowa-nych, które są umieszczone na wiązce M2 z akceleratora SPS. Wiązka może dostarczać hadrony lub spolaryzowane miony w zakresie energii od 50 do 280 GeV. Wysoka energia wiązki i duże (o długości 1.2 m) tarcze spolaryzowane stanowią unikalne narzędzia pozwalające badać strukturę nukleonu w niedostępym wcześniej obszarze. Obecnie COMPASS jest jedynym eksperymentem w Europie przeznaczonym do badania trójwymiarowej i spinowej struktury nukleonu i jest komplementarny w stosunku do eksperymentów wykonywanych w dwóch amerykańskich ośrod-ków, JLAB i RHIC.Wspólpraca COMPASS obejmuje około 220 naukowców z 23 instytucji z Europy, Indii, Izraela, Japonii, USA, Taiwanu i CERN-u.
W eksperymencie uczestniczą trzy polskie grupy z: Narodowego Centrum Badań Jądrowych (Departament Badań Podstawowych), Politechniki Warszawskiej (Wydział Elektroniki i Technik Informatycznych) i Uniwersytetu Warszawskiego (Wydział Fizyki). Nasz zespół liczący (średnio) około 15 osób uczestniczy w eksperymencie od jego początku w 1997 r. i wniósł istotny wkład w jego realizację. Członkowie naszej grupy odegrali znaczącą rolę w analizie danych eksperymen-talnych i przygotowaniu publikacji. Należy wspomnieć o wiodącej roli członków naszego zespołu w następujących analiazach:
- wyznaczenie polaryzacji gluonów w nukleonach;
- wyznaczenie zależnych od spinu funkcji rozkładu kwarków i antykwarków;
- badanie zależnej od spinu funkcji struktury deuteronu w obszarze nieperturbacjnym QCD;
- badanie głęboko nieelastycznej produkcji pojedyńczych fotonów i mezonów wektorowych;
- poszukiwanie pentakwarków.
W naszym zespole zaproponowano, opracowano i wdrożono do analizy algorytmy Sieci Neuro-nowej (Neural Network) w celu selekcji przypadków dla procesu fuzji fotonowo-gluonowej.
Udział naszego zespołu w budowie aparatury obejmował m.in. konstrukcję gazowych detekto- rów słomkowych, detektora śladowego opartego o światłowody scyntylacyjne, konstrukcję ukła-dów wysokonapięciowych fotopowielaczy dla detektora protonów odrzutu (CAMERA), a także konstrukcję elektroniki front-end dla kalorymetru elektromagnetycznego (ECAL0) zbudowanego z modułów typu Shashlik (ołów/scyntylator). W detektorze tym wykorzystano nowoczesne krzemo-we detektory światła typu MPPC (Multi-Pixel Photon Counter), nazywane także krzemowymi fotopowielaczami (SiPM). Najnowszym projektem, w którym nasz zespół odegrał znaczącą rolę, była kompleksowa modernizacja zespołu wysoko ciśnieniowych detektorów do identyfikacji rodza-ju cząstek w oparciu o efekt promieniowania Cherenkova (CEDAR), w ramach której zaprojekto-wano i wykonano elektronikę front-end detektorów, moduły fotopowielaczy, a we współpracy z pozostałymi zespołami oraz grupą z CERNu – nowoczesny układ chłodzenia detektora oraz układy cyfrowe do akwizycji danych.
Obok działalności naukowej i aparaturowej nasz zespół ma znaczący wkład w kszałcenie magi-strantów i doktorantów. Uczestniczenie w eksperymencie pozwoliło im zaznajomić się ze sposobem wykonywania eksperymentu wielkich energii oraz z zaawansowanymi technologiami detektorów i metodami informatycznymi. Dziesięcioro doktorantów uzyskało stopień doktorski, a jedenaścioro magistrantów stopień magistra.