Journées Jeunes Chercheurs 2008 1 Extraction des sections efficaces de l’électro-production exclusive de pions neutres dans le Hall A du Jefferson laboratory.

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1 Journées Jeunes Chercheurs 2008 1 Extraction des sections efficaces de l’électro-production exclusive de pions neutres dans le Hall A du Jefferson laboratory. Eric FUCHEY Etudiant en thèse 2 eme année Laboratoire de Physique Corpusculaire UMR 6533 CNRS/IN2P3 Université Blaise Pascal Clermont-Ferrand Directeur: Charles Hyde

2 Journées Jeunes Chercheurs 2008 2 Sommaire 1 – Pourquoi étudier l’électro-production exclusive de pions neutres ? –But de la diffusion electron proton –But de l’étude des processus exclusifs 2 – Formalismes d’électro-production de pions neutres –Variables cinématiques –Expressions de la section efficaces 3 – Jefferson Laboratory –La machine –Le Hall A 4 – Extraction des section efficaces –Calibration du calorimètre –Methode d’extraction /Coupures de selection 5 - Conclusion

3 Journées Jeunes Chercheurs 2008 3 1 – Pourquoi étudier l’électro-production exclusive de pions neutres ? But de la diffusion électron-proton : –Etudier la structure interne du proton, notamment la structure en quarks et gluons –Accéder a des paramètres de la QCD  Distributions de charges du proton étudiées grâce à la diffusion élastique  Facteurs de Formes (FF’s) électriques et magnetiques.  Distributions d’impulsion des quarks au sein du proton étudiées grâce à diffusion profondément inélastique inclusive.  Fonctions de Distribution de Partons (PDF’s).

4 Journées Jeunes Chercheurs 2008 4 1 – Pourquoi étudier l’électro-production exclusive de pions neutres ? But de l’étude des processus exclusifs: –Les facteurs de formes et les fonctions de distributions fournissent des paramètres décorrélés. -> Depuis la fin des années 1990, existe un nouvel outil théorique qui permet de corréler la distribution de charges et la distribution en impulsion des quarks au sein du proton : Les Distributions de Partons Généralisées (GPD), qui peuvent être extraits des processus exclusifs, comme par exemple la Diffusion Compton Profondément Virtuelle (DVCS).

5 Journées Jeunes Chercheurs 2008 5 1 – Pourquoi étudier l’électro-production exclusive de pions neutres ? 1- electron emet un photon virtuel (norme Q2) 2- photon interagit avec un quark d’impulsion x+  3- quark excité réémet un photon réel 4- quark réabsorbé par le proton en portant une impulsion x-  GPD: amplitude de passer d’une impulsion x+  a x-  1 4 3 2

6 Journées Jeunes Chercheurs 2008 6 1 – Pourquoi étudier l’électro-production exclusive de pions neutres ? Le DVCS est le processus le plus simple pour extraire les GPD’s du point de vue théorique Production de pions neutres : -> sous-produit abondant des expériences DVCS. considérée comme une « pollution » (pour l’analyse DVCS). Peut etre analysée pour extraire des GPD’s Les données DVCS ont été analysées au Hall A a Jefferson Lab (C. Muñoz Camacho et al: Phys.Rev.Lett.97:262002,2006) -> Les données  0 attendent de l’être…

7 Journées Jeunes Chercheurs 2008 7 2 – Formalismes d’électro-production de pions neutres Variables cinématiques d’étude : Variables cinématiques supplémentaires :

8 Journées Jeunes Chercheurs 2008 8 2 – Formalismes d’électro-production de pions neutres 2 formalismes equivalents : Formalisme de Drechsel-Tiator (Nucl.Part.Phys.18(1992)449-497) : Formalisme de Levelt-Mulders (Phys.Rev.D.49(1994)96-113) :

9 Journées Jeunes Chercheurs 2008 9 3 – Jefferson Laboratory La machine : CEBAF : E=6 GeV, L=10 38 cm -2.s -1, Polarisation~80%

10 Journées Jeunes Chercheurs 2008 10 3 – Jefferson Laboratory Le Hall A : equipement « de base »: 2 spectrometres haute resolution (HRS), Polarimetre Compton Spectros haute résolution Polarimetre Compton Chambre de diffusion / centre du Hall

11 Journées Jeunes Chercheurs 2008 11 3 – Jefferson Laboratory Le Hall A : L’experience DVCS –L-HRS mesure l’électron –Calorimètre 132 blocs PbF 2 => mesure photon DVCS ou photons issus du pion

12 Journées Jeunes Chercheurs 2008 12 4 – Extraction des section efficaces Calibration du calorimètre : –Basée sur le fait que la masse manquante reconstruite dans chaque bloc du calorimètre doit être égale a la masse du proton. –Erreur sur masse manquante vient de mesure des photons… –Correction des deux photons -> correction de la masse manquante :  coefficients de calibrations des différents blocs corrélés entre eux.  nécessité de calibrer par itérations. –Effectuée d’abord pour les données réelles, puis pour les simulées

13 Journées Jeunes Chercheurs 2008 13 4 – Extraction des section efficaces Calibration du calorimètre : –Données réelles :

14 Journées Jeunes Chercheurs 2008 14 4 – Extraction des section efficaces Calibration du calorimètre : –Données simulées : Pour les données simulées, on cale aussi la résolution du bloc sur la résolution des données réelles : « bruitage » de la simulation :

15 Journées Jeunes Chercheurs 2008 15 4 – Extraction des section efficaces Calibration du calorimètre : –Données simulées :

16 Journées Jeunes Chercheurs 2008 16 4 – Extraction des section efficaces Méthode d’extraction : –Domaines cinématiques –Analyse effectuée selon le quadri-moment de transfert t. –Ajustement des données réelles avec les simulées pour tenir compte des effets d’acceptance.

17 Journées Jeunes Chercheurs 2008 17 4 – Extraction des section efficaces Coupures de selection : –Coupure en masse manquante pour s’assurer l’exclusivité. –Electron compris dans l’acceptance du spectrometre: acceptance angulaire (+/-30 mrad H X +/-60 mrad V), et en impulsion (+/- 4,5% impulsion centrale) –Les événements dont au moins 1 photon est en dehors des blocs calibrés sont rejetés. Seuil sur l’énergie de chaque photon : 1 GeV. –Le vertex reconstruit de chaque événement doit se trouver entre - 6.5 et 7.5 cm du centre de la cible

18 Journées Jeunes Chercheurs 2008 18 4 – Conclusion L’extraction de sections efficaces d’électro-production de pions neutres au Hall A est en cours. La calibration du calorimètre nécessaire a cette analyse a déjà été effectuée. Analyse à affiner et à approfondir une fois les premiers résultats obtenus: –optimiser certaines coupures –étudier l’évolution en d’autres variables : x Bj, Q 2, W