The COMPASS experiment makes use of the CERN SPS high-intensity muon and hadron beams for the investigation of the nucleon spin structure and the spectroscopy of hadrons. One or more outgoing particles are detected in coincidence with the incoming muon or hadron. A large polarised target inside a superconducting solenoid is used for the measurements with the muon beam. Outgoing particles are detected by a two-stage, large angle and large momentum range spectrometer. The setup is built using several types of tracking detectors, according to the expected incident rate, required space resolution and the solid angle to be covered. Particle identification is achieved using a RICH counter and both hadron and electromagnetic calorimeters. The setup has been successfully operated from 2002 onwards using a muon beam. Data with a hadron beam were also collected in 2004. This article describes the main features and performances of the spectrometer in 2004; a short summary of the 2006 upgrade is also given.

Abstract Hadron production ( $$\pi ^\pm $$  π ±  , proton, $$\Lambda $$ Λ , $$K_S^0$$ K S 0 , $$K^\pm $$  K ±  ) in $$\pi ^- + \textrm{C}$$  π -  + C and $$\pi ^- + \textrm{W}$$  π -  + W collisions is investigated at an incident pion beam momentum of $$1.7~\textrm{GeV}/c$$ 1.7  GeV / c . This comprehensive set of data measured with HADES at SIS18/GSI significantly extends the existing world data on hadron production in pion induced reactions and provides a new reference for models that are commonly used for the interpretation of heavy-ion collisions. The measured inclusive differential production cross-sections are compared with state-of-the-art transport model (GiBUU, SMASH) calculations. The (semi-) exclusive channel $$\pi ^- + A \rightarrow \Lambda + K_S^0 +X$$  π -  + A → Λ + K S 0 + X , in which the kinematics of the strange hadrons are correlated, is also investigated and compared to a model calculation. Agreement and remaining tensions between data and the current version of the considered transport models are discussed.

The COMPASS Collaboration performed measurements of the Drell-Yan process in 2015 and 2018 using a 190 GeV/c π^{-} beam impinging on a transversely polarized ammonia target. Combining the data of both years, we present final results on the amplitudes of five azimuthal modulations, which correspond to transverse-spin-dependent azimuthal asymmetries (TSAs) in the dimuon production cross section. Three of them probe the nucleon leading-twist Sivers, transversity, and pretzelosity transverse-momentum dependent (TMD) parton distribution functions (PDFs). The other two are induced by subleading effects. These TSAs provide unique new inputs for the study of the nucleon TMD PDFs and their universality properties. In particular, the Sivers TSA observed in this measurement is consistent with the fundamental QCD prediction of a sign change of naive time-reversal-odd TMD PDFs when comparing the Drell-Yan process with deep inelastic scattering. Also, within the context of model predictions, the observed transversity TSA is consistent with the expectation of a sign change for the Boer-Mulders function.

New results are presented on a high-statistics measurement of Collins and Sivers asymmetries of charged hadrons produced in deep inelastic scattering of muons on a transversely polarized LiD6 target. The data were taken in 2022 with the COMPASS spectrometer using the 160 GeV muon beam at CERN, statistically balancing the existing data on transversely polarized proton targets. The first results from about two-thirds of the new data have total uncertainties smaller by up to a factor of three compared to the previous deuteron measurements. Using all the COMPASS proton and deuteron results, both the transversity and the Sivers distribution functions of the u and d quark, as well as the tensor charge in the measured x range are extracted. In particular, the accuracy of the d quark results is significantly improved. Published by the American Physical Society 2024

After rapid approval and installation, the SND@LHC Collaboration was able to gather data successfully in 2022 and 2023. Neutrino interactions from νμs originating at the LHC IP1 were observed. Since muons constitute the major background for neutrino interactions, the muon flux entering the acceptance was also measured. To improve the rejection power of the detector and to increase the fiducial volume, a third Veto plane was recently installed. The energy resolution of the calorimeter system was measured in a test beam. This will help with the identification of νe interactions that can be used to probe charm production in the pseudo-rapidity range of SND@LHC (7.2 < η < 8.4). Events with three outgoing muons have been observed and are being studied. With no vertex in the target, these events are very likely from muon trident production in the rock before the detector. Events with a vertex in the detector could be from trident production, photon conversion, or positron annihilation. To enhance SND@LHC’s physics case, an upgrade is planned for HL-LHC that will increase the statistics and reduce the systematics. The installation of a magnet will allow the separation of νμ from ν¯μ

Abstract The proposed upgrade of the SND@LHC experiment for the High Luminosity phase of the LHC (HL-LHC) will strongly benefit from the presence of a magnetized region, allowing for muon momentum and charge measurement. In this paper we describe an iron core magnet system that is partly integrated with the calorimeter and that is designed to respect the strict constraints from the available space in the experimental cavern, power consumption, and field requirements. Semi-analytical tools are introduced to explore the parameter space, in order to define the primary design options. A full 3-D analysis is then performed in order to validate the optimal choice, and to propose a conceptual design, including sizing of the components, detector performances and stray fields. Several technical options are also discussed, anticipating the design phase.