Laboratoire de Structure du Nucléon Franck Sabatié Irfu/SPhN/LSN Visite Irfu/DIR 16 mars 2016

Laboratoire de Structure du Nucléon 13 permanents, 1 CDD, 2 postdocs, 2 thésards F. Sabatié Y. Bedfer M. Defurne A. Ferrero M. Garçon P.A.M. Guichon N. d’Hose F. Kunne H. Moutarde D. Neyret S. Platchkov S. Procureur E. Tomasi B. Berthou CDD S. Bouteille Thésard N. Chouika Thésard E. Seder CDD M. Vandenbroucke CDD Evolution sur 5 ans: - 2 permanents, - 3 thésards, -1 postdoc

Laboratoire de Structure du Nucléon + 1 étudiant en 2016? JLAB Retraite 2017 Fin de contrat mars 2016 + 2 x 1/3 étudiants + 1 étudiants en 2016? COMPASS Fin de contrat Juillet 2016 Théorie/Phénoménologie Tomo-Mu Fin de contrat Décembre 2016 PandaX-III + physiciens LEARN

Confinement, liberté asymptotique, factorisation à longue distance/basse énergie à courte distance/haute énergie Etats liés : les hadrons Un laboratoire unique pour l’étude de QCD Degrés de liberté: les quarks et gluons Calcul perturbatif possible Les états observés ne sont pas les degrés de liberté de la théorie, mais … … la factorisation permet de relier les états observés aux degrés de liberté dans certains processus « durs »

W(x,bT,kT) ∫ d2kT ∫d2bT f(x,kT) f(x,bT) Imagerie 3D du nucléon – Les méthodes W(x,bT,kT) Espace des Impulsions Espace des Coordonnées ∫ d2kT ∫d2bT f(x,kT) f(x,bT) DVCS Imagerie tridimensionnelle en impulsion transverse avec la diffusion semi-inclusive Imagerie tridimensionnelle en position transverse avec les réactions exclusives Analyse globale des données JLab/COMPASS via ANR PARTONS Collaboration internationale (~10 développeurs, en hausse) Approche code industriel, Architecture finalisée, Passage en production

W(x,bT,kT) ∫ d2kT ∫d2bT f(x,kT) f(x,bT) Imagerie 3D du nucléon – Les méthodes W(x,bT,kT) Espace des Impulsions Espace des Coordonnées ∫ d2kT ∫d2bT f(x,kT) f(x,bT) x by bx ky kx Position r x Impulsion p  Mouvement Orbital des Partons

Activités du groupe théorie (sélection) Modèles pour la physique nucléaire et hadronique - Quark Mesons Coupling (étoiles à neutrons, noyaux pairs-pairs, etc) PRL116, 092501 (2016) - Modélisation ab-initio des Distributions de Partons Généralisées Phys. Lett. B741, 190 (2015), arXiv:1602.07722 QCD sur réseau - r→ pp publication en cours - Rayon du proton Phénoménologie - Extraction des GPD (projet PARTONS) arXiv:1512.06174 - Facteurs de Forme du nucléon en temps et en espace PRL114, 232301 (2015), PRC93, 035201 (2016) - Corrections radiatives, ... FF du pion Rayon du proton FF région temps

Deux sites expérimentaux – CERN/COMPASS et Jefferson Lab Hall A COMPASS Personnel SPhN : 6 permanents + 1 non-permanent Collaboration internationale, ~220 membres Responsabilités historiques : porte-paroles, coord. analyse, technique, PubCom Leadership : programmes Spin Longitudinal, DVCS Financements : FP6, FP7, HPH?, ANR SPLAM, P2IO, NSF Personnel SPhN : 4 permanents + 1 non-permanent Collaboration internationale, ~250 membres Responsabilités historiques : porte parole, chairman, steering committee, user board Leadership : programme DVCS, phénoménologie Financements : FP6, FP7, HPH?, ANR GPD@CLAS12, ANR SPLAM, ANR PARTONS, P2IO, DOE

Court et moyen termes – un programme expérimental cohérent COMPASS-II Faisceau de muons Energie 160-200 GeV Luminosité intermédiaire Etude de la mer de quarks et gluons CLAS12 Faisceau d’électrons Energie 11GeV Luminosité haute Etude des quarks de valence Une méthodologie différente pour un domaine cinématique complémentaire Plateforme de phénoménologie P A R T O N S (ANR) Une ambition commune: un mapping complet de la structure 3D du nucléon

Mesures ultra précises DVCS Court et moyen termes : DVCS à JLab de 6 à 12 GeV Mesures ultra précises DVCS PRC92 (2015) 055202 Micromegas Vertex Tracker Développement instrumental Irfu : Trajectographe Micromegas Innovations : Micromegas cylindriques en champ B transverse RH services techniques : 50 h.an Investissement : ~1M€ Analyses en cours : Analyse p0 (GPD de transversité) Démarrage expérience DVCS : 2017 Durée : 80 jours de faisceau puis analyse délicate Responsabilités : porte-parole, coordinateur du run group Résultats attendus : imagerie 3D du proton dans la région de valence

Court et moyen termes : Analyses DY/spin et DVCS avec COMPASS-II HERA: ep 27/920 GeV COMPASS:   160 GeV Very preliminary Détecteur CAMERA 𝑑 𝜎 𝐷𝑉𝐶𝑆 /𝑑𝑡∝ 𝑒 𝐵𝑡 Micromegas pixel Développement instrumental Irfu : Détecteur CAMERA, mM pixel Innovations : Scintillateurs de ~4m avec st=300ps RH services techniques : 20 h.an Investissement : 800 k€ Preliminary Asymétrie Sievert > 0 ? Analyses en cours: Drell-Yan polarisé, Fonctions de fragmentation Démarrage expérience DVCS : run long en 2016-2017 Durée : 2 x 6 mois de faisceau puis analyse longue et difficile Responsabilités : leader du programme DVCS à COMPASS Résultats attendus : imagerie 3D du proton dans la région de la mer contenu étrange du nucléon, test de QCD

Moyen terme – Participation possible à PandaX-III Physique: bb0n Premier module d’une TPC gazeuse au Xenon 10 bars en 2018 puis 4 autres Discussion au CSTS du SPhN du 12 avril Implication technique Irfu très modérée pour le moment (électronique) Montée en puissance de l’implication des physiciens ANR déposée pour R&D détecteurs sur les modules 2 à 5: Implication technique possible (simulations, détecteurs, électronique)

Long terme – Un futur après COMPASS-II et JLab Jefferson Lab après 2020: Emergence du projet de collisionneur Electrons Ions polarisés EIC Premier collisionneur totalement polarisé et premier collisionneur e-A ! Grande luminosité (1000x HERA), Ecdm = 20-140 GeV Etude de la matière gluonique (effets de saturation, GPD gluons, etc) Souhait fort des physiciens du LSN de s’investir dans ce projet Dates clés: CD0 et choix du site (Jlab/RHIC) 2018, démarrage physique 2025 COMPASS après 2020: 3-4 ans de prises de données possibles Workshop 21-22 mars 2016 sur le futur de COMPASS Discussion de la collaboration COMPASS sur: Développement d’un faisceau d’antiprotons et kaons (DY, spectro) Développement d’une cible transverse avec détecteur de recul (DVCS) Pas de développements techniques prévus, implication possible sur l’analyse de données JLEIC CEBAF

Planning expérimental à horizon 2025 cours de discussion Implications en

Valorisation Micromegas COMPASS/CLAS12 : Tomographie Muonique Imagerie pénétrante utilisant le rayonnement cosmique => Nombreuses applications scientifiques & industrielles Utilisable en déviation ou en absorption Télescope compact & autonome le plus précis au monde WatTo Projet ScanPyramid Portique pour la sécurité du territoire (NRBC 430 k€) Demandes foisonnantes, avenir à discuter en 2017 Dépôt Sésame, ANR MIAMM (phase 2)

Questions / Discussions Situation RH du LSN Départ de tous les CDD d’ici fin 2016 … pas de financement prévus en remplacement Peu de thésards en ce moment, difficultés d’obtention de financements entiers RH JLab faible (critique) à horizon 2017 (~2 permanents) Finances Gros investissements passés pour CLAS12/COMPASS Maintenance des équipements non-négligeable Investissement possible sur PandaX-III à moyen terme Futur 2016-2020: fructifier les investissements dans CLAS12 et COMPASS (prises de données et analyses) PARTONS: problématique de la maîtrise d’œuvre du projet LQCD: fin après retraite Guichon Tomo-muonique: quel modèle pour l’activité ? D’ici 2022: montée en puissance sur PandaX-III à définir Ensuite: Piste EIC: impulsion importante en ce moment Piste COMPASS: en cours de discussion dans la collaboration