1 Diffraction centrale : panorama  Déclenchement de l’intérêt expérimental ; discussion  Découverte spectaculaire au Tevatron ?!  … mais dépendance.

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1 1 Diffraction centrale : panorama  Déclenchement de l’intérêt expérimental ; discussion  Découverte spectaculaire au Tevatron ?!  … mais dépendance dans les modèles : calcul de l’exclusif, corrections soft, fond inclusif  Ajustement des modèles au Tevatron à l’aide de processus standard  Paires de jets, de photons, de leptons  Description de l’inclusif et recherche de l’exclusif  Corrections « soft »  Simulation : DPEMC  Eventail des modèles implémentés  Perspectives au LHC  Exemples de canaux intéressants : pp → p + WW + p, p + tt + p  pp → p + H + p : Christophe

2 2 Rappel : définitions, états finals H  bb p p p p p p b b p p b b b b DPE exclusif : DPE inclusif : Non-diffractif :

3 3 Déclenchement de l’intérêt pour ce processus:  Albrow & Rostotvtsev, hep-ph/0009336  La mesure des protons donne accès à la masse centrale :  MM ~ 250 MeV  En comparaison,  JJ ~ 15 GeV  le mode H → bb devient visible  Autres remarques : les modes H   et H  WW ont un fond quasi-nul p p b b (M.Albrow, 2001)

4 4 Discussion  Calcul exclusif : perturbatif vs. non perturbatif  Perturbatif : gluons habituels, normalisation et pente donnés par les fonctions de structure : xG(x) ~ 1/x 0.5-0.6  Non-perturbatif : normalisation et pente à la Regge :  xG NP (x) ~ 1/x 0.08  S’ensuit une normalisation différente (facteur ~10) et une dynamique différente (dépendance en masse et en énergie resp. très forte et quasiment absente)  Corrections d’interaction « soft »   demander l’absence d’interaction inélastique entre particules incidentes (nécessaire à la survie des protons)  Prob Tevatron ~ 10% Prob LHC ~ 3% p

5 5 Discussion  Fond inclusif  DPE observé au Tevatron, en dijets – bonne nouvelle!  Mais le rapport de masses ne montre pas de composante exclusive évidente: le système central est accompagné des débris du pomeron (↔ structure du pomeron)  Pas de séparation nette – composante « quasi-exclusive » de l’inclusif Run I (~100 événements) Simulation : inclusif vs. exclusif  exc ~  inc /100

6 6 En résumé  Trois sources majeures d’incertitudes:  Modèle de l’exclusif  Corrections soft  Le fond inclusif  La bonne nouvelle à ce stade: DPE est effectivement observé, en dijets, au Tevatron  On s’attend donc à pouvoir mesurer ce processus avec précision:  Les composantes quark et gluon du pomeron donnent lieu à des états finals en dileptons, diphotons, dijets notamment  Quelques exemples dans la suite : dijets et résonances à basse masse

7 7 Z(m) Investigations au Tevatron : Dispositif expérimental à D 

8 8 Investigations au Tevatron : Compréhension de l’inclusif  Au Run II : ~10 4 -10 5 événements dijets DPE  Contrôle des fonctions de structure du Pomeron. Crucial en bout de spectre (  ~ 1)  L’inclusif confirmé comme fond important pour l’exclusif p p J1 J2 Débris du Pomeron

9 9 Investigations au Tevatron : Recherche de l’exclusif (1)  Sélection de dijets à grande « mass fraction » : K.Terashi, DIS’04 Evénement non diffractif Evénement DPE inclusif Evénement DPE quasi exclusif

10 10 Investigations au Tevatron : Recherche de l’exclusif (2)  Pour les dijets DPE exclusifs, la production de quarks est supprimée, i.e gg→gg / gg→qq est plus grand que dans les cas inclusif ou non-diffractif (diagrammes color singlet uniquement, et contrainte d’hélicité des gluons incidents) ↔ Piste de recherche : déficit de quarks par rapport aux gluons à grand R JJ En pratique, on mesure la fraction de quarks étiquetés « b » vs. R JJ

11 11 Investigations au Tevatron : Recherche de l’exclusif (3)  Recherche du processus : pp → p +  c,b + p  Le  c,b est un petit Higgs :  J PC = 0 ++, résonance étroite  m = 3.4 GeV   c → J/   →       État final très propre  Bonne résolution expérimentale sur la « mass fraction »  Talon d’Achille : le photon (mou)  10 candidats en double diffraction. Sont-ils exclusifs? K.Terashi, DIS’04

12 12 Investigations au Tevatron : Corrections « soft »  Mesure de l’effet à D  (Kupco, Peschanski, Royon ’04)  Taux global  Dépendance angulaire p2 p1  x y  beam

13 13 Simulation : DPEMC  Avec T.Kucs, ’03  But : implémentation des modèles existants, confrontation avec les données  Inclusifs (factorisé et non factorisé)  Exclusifs (perturbatifs et non-perturbatifs)  Corrections « soft » (avec S.Kupco)  QED (échange de photons)  Communauté d’utilisateurs : D , CDF, CMS, ATLAS  S 2   CDF  BL  S 2 ~ 3 fb s 1/2 = 14 TeV pp → p + H + p pp → p + bb + p pp → p + (JJ + X) + p

14 14 Perspectives au LHC  Quelques processus intéressants : production par paires (Higgs : voir ChR)  Pas de pic, mais une courbe d’excitation. Physique au seuil  pp → p + WW + p, pp → p + tt + p (tops et stops) :  p+tt+p = 40 fb e,  b b p p p p   W-W- W+W+ NB : proc. QED

15 15 Exemples de canaux de physique : pp → p + W + W - + p  Mesure de masse ou calibration du détecteur? (avec J. Cammin)  Précision attendue : ~300 MeV. Pas suffisant pour une mesure, mais permet une calibration absolue du détecteur à ~3.10 -3  Processus QED : robuste!  Mesure de section efficace et couplages anormaux (  → WW ) ~10 3 événements attendus. Compétitif avec les modes non-diffractifs?

16 16 Exemples de canaux de physique : pp → p + tt + p  Mesure de masse?  Précision attendue : ~1 GeV.  Processus fort (médié par une paire de gluons)  condition : l’exclusif existe et est clairement identifiable!

17 17 Exemples de canaux de physique : pp → p + tt + p  Production de stops  Mesure de masse : précision similaire au cas des tops  Distinction spin ½ - spin 0  BL = 8 fb DPEMC spin ½ (tops) spin 0 (stops) ~~

18 18 Exemples de canaux de physique : pp → p + tt + p  Et si l’inclusif reste un fond important?  Contrainte des fonctions de structure du pomeron. Le seuil donne accès à la zone  ~1!  Distinction des modèles inclusifs (factorisable ou non) Modèle factorisable : Deux fits possibles pour xG (cf. Robi) Modèles factorisé et non factorisé Fit 1 Fit 2 Non fact. Fact. (exc)

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