Gli esperimenti in questo campo studiano la struttura e le interazioni dei costituenti dei nuclei, principalmente protoni e neutroni, ma più in generale dei sistemi costituiti da quark, gli adroni, allo scopo di comprendere le proprietà di questo stato della materia.

Figura 1 Nomenclatura degli adroni

L’obiettivo è rispondere alle domande fondamentali come l'origine della massa adronica, perché i protoni sono stabili e se ci sono effetti oltre a quanto previsto dalla cromodinamica quantistica (QCD), la teoria che è utilizzata per descrivere l’interazione forte a livello fondamentale.

Gruppi italiani sono coinvolti in programmi di ricerca volti allo studio delle dinamiche dei quark leggeri nel regime di QCD non perturbativo in diversi laboratori internazionali che consentono di effettuare misure complementari. Tra i laboratori possiamo citare istituti italiani come i Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN, e laboratori stranieri come il Jefferson Lab (USA), il J-PARC (Giappone), il CERN (Svizzera), MAMI ed ELSA (Germania), che utilizzano sia sonde elettromagnetiche (elettroni e fotoni) sia adroniche.

Una caratteristica sperimentale comune a molti esperimenti che rappresenta un patrimonio storico di CSN3 è lo sviluppo e lo sfruttamento della tecnologia di polarizzazione. Di recente, la competenza acquisita è stata estesa alla ricerca di simmetrie fondamentali nella struttura nucleare e dei nucleoni.

Infine, la comunità dei fisici nucleari italiani gioca un ruolo molto importante nel lavoro di ricerca e sviluppo nell’ambito del programma di realizzazione del futuro Electron-Ion Collider (EIC) che sarà installato presso il Brookhaven Lab (USA).

Gli esperimenti che afferiscono alla Linea 1 sono: EIC_NET, JLAB12, KAONNIS, MAMBO, ULYSSES.