Electroproduction exclusive du r+ sur le proton à JLAB avec CLAS Plan: Motivations physiques: Les GPDs Expérience e1-dvcs avec le détecteur CLAS. Analyse des données: Extraction de sections efficaces du r+ n AHMED FRADI, IPN Orsay JRJC 2007

Motivations physiques: GPDs (Distributions des partons généralisées) Ji, Radyushkin, Collins, Strikman, Frankfurt,…(1996) Théorème de factorisation de QCD s’applique pour les photons longitudinaux Grand Q2 Collins, Frankfurt, Strikman (1997) p + Petit -t :-t << Q2 e’ Q2 r + p e t g*L F(z) -1<x<1 0<x<1 t=(p-p’)2 t=D2 -2x x+x x-x ~ ~ H,E,H,E(x,x,t) n(=p+D) p (x + ξ) et (x - ξ) : fractions d’impulsion longitudinale des quarks

Facteurs de forme élastique Distributions de partons “ordinaires” γ, π, ρ, ω… -1<x<1 0<x<1 t=(p-p’)2 -2ξ Réactions exclusives x+ξ x-ξ ~ ~ H, H, E, E (x,ξ,t) Facteurs de forme élastique  H(x,ξ,t)dx = F(t) ( ξ) x Distributions de partons “ordinaires” H(x,0,0) = q(x), H(x,0,0) = Δq(x) ~ x Règle de somme de Ji 2Jq =  x(H+E)(x,ξ,0)dx Intro x ξ -ξ +1 -1 distribution anti-quark distribution quark distribution d’amplitude q q

Distribution de partons y (Belitsky et al.) Facteurs de forme z x Localisation transverse des partons dans le nucléon (indépendamment de leur impulsion longitudinale) y x z Distribution d’impulsion longitudinale (sans information sur la localisation transverse) Distribution de partons

Distributions de Partons Généralisées (GPDs) y z x Les GPDs(x,x,t) contiennent l’information (corrélation) sur les distributions Longitudinale (x,x) ET transverse (t) des partons dans le nucléon Image 3-D du nucléon (femto-graphie du nucléon)

Mésons et GPDs ρ+ ~ ~ H,E indépendantes de l’hélicité des quarks ~ ~ Les GPDs Hq , Eq ,Hq ,Eq sont definis pour chaque saveur de quark q (u,d,s) H,E indépendantes de l’hélicité des quarks ~ ~ H conserve l’hélicité des quarks E inverse l’hélicité des quarks ~ ~ p0 euHu - edHd h euHu + edHd ~ ~ Mésons pseudo-scalaire(0-) H et E ~ ~ ρ0 euHu - edHd ω euHu + edHd ρ+ Hu - Hd Mésons vecteur (1-) H et E

Jefferson Laboratory Continuous Newport News, USA Electron Beam Accelerator Facility Imax ~ 200 mA Duty Factor ~ 100% sE/E ~ 2.5 10-5 Beam Pol ~ 80% CEBAF Large Acceptance Spectrometer Emax = 6 GeV Hall B

Le détecteur CLAS Performances: faisceau Champ magnétique toroïdal (généré par 6 bobines supraconductrices) Chambres à dérive: 3 par secteur Les scintillateurs de temps de vols Calorimètres éléctromagnétiques les compteurs Cerenkov (e/p séparation) Performances: Grande acceptance géométrique : -pour les particules chargées: 8°<q<142°, pp>0.3 GeV/c, pp>0.1GeV/c -pour les neutres : 17°<q<43° Bonne résolution: en impulsion : 0.5% ≤ Dp/p ≤1.5% en angles: Dq, Df ≤ 1 mrad Un calorimètre pour détecter les photons : 4°<q<15°

e p e n r+  e’ n p+p0 n e p+ g g e1 - dvcs (Février-Juin 2005) e p e n r+  e’ n p+p0 n e p+ g g Energie du faisceau d’électrons= 5.75 GeV Intensité du courant: 20-25 nA Luminosité intégrée ≈ 40 fb-1 .1 < xB< .8 Q2 jusqu’ à 5 GeV2

Section efficace s(g*p  n p+ p0) 1 Lint DQ2 DxB N p+p0(Q2, xB) s(Q2, xB) g* p  n p+ p0 = GV (Q2, xB) Acc(Q2, xB) Acc(Q2, xB): Acceptance du détecteur CLAS. GV (Q2, xB) : Flux du photon virtuel . Lint : Luminosité intégrée . DQ2 DxB :largeur des bins cinématiques .

e p e n r+  e’ n p+p0 n e p+ g g Sélection du canal e p e n r+  e’ n p+p0 n e p+ g g N p+p0 Masse invariante gg p+ e (p-) (p) g Masse manquante(neutron)

Masse invariante p+p0 =√( p p+ + p p0)2 N p+p0 Counts/20 MeV 100% e1-dvcs statistics Masse invariante p+p0 =√( p p+ + p p0)2

Calcul de l’acceptance (7D-bin) 200 millions d’événements générés avec un générateur réalistique et simulés avec un programme de simulation de CLAS(GEANT) Acc(Q2,xB,t,…) = rec(Q2,xB,t,…) / gen(Q2,xB,t,…) Dans la limite de taille fine des bins , l’acceptance 7D est indépendente du modèle

Acc Variables cinématiques( Data+ MC r+ + MCphase space) Q2 xB -t W F p+p0 invariant mass F Cosp+  p+

Acceptance intégrée: 2-3 % Q2 xB Acc= 2% -t W F p+p0 invariant mass  p+ Cosp+

Section efficace s(g*p  n p+ p0) 1 Lint DQ2 DxB N p+p0(Q2, xB) s(Q2, xB) g* p  n p+ p0 = GV (Q2, xB) Acc(Q2, xB) Preliminary Arbitrary units Statistical errors only

Section efficace s(g*p  n p+ p0) p+ p0 non résonnant(simulation) « Skewed » Breit-Wigner ,4 paramètres: Normalisation Masse du r+ Largeur du r+ Paramètre nskew Section efficace s(g*p  n r+ )

Soustraction du bruit de fond pour chaque bin (Q2,xB)

s(g*p  n r+ )(Q2 ,xB) s = s T + e sL GPDs Preliminary

Analyse de la distribution angulaire, cosqcm Preliminary r0004 : fraction des r+ longitudinaux

Analyse de la distribution angulaire, cosqcm Séparation sT , sL En supposant la conservation de l’hélicité dans la voie S (SCHC) entre le photon virtuel g* et le méson r+ Preliminary R > 1. -> sL domine sT QCD prévoit sL/sT  Q2

Conclusion Séparer les sections efficaces longitudinaux du r+ pour accéder aux GPDs. Les GPDs représentent le seul moyen actuellement pour mesurer la contribution du moment angulaire orbitale des quarks(Lqz) au spin du nucléon. Les GPDs sont des quantités non perturbatifs et sont modélisés par des modèles théoriques (VGG*…) et peuvent être aussi calculées en QCD sur réseau. * M.Vanderhaeghen,P.A.M. Guichon and M.Guidal,Phys.Rev.Lett. 80 5064 (1998)

Merci