Diapositive 1

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Mesure des Distributions Généralisées de
Partons GPDs _at_ DESY JLab - CERN
Eric Voutier
Laboratoire de Physique Subatomique et de
Cosmologie Grenoble, France

• Pourquoi ?
• Comment ?
• DVCS
• DVMP
• Méthodes Techniques
• Développements Futurs
• Conclusions

XXIVème Journées Thématiques
8 Octobre 2007, IPN Orsay
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Eric Voutier
Structure du Nucléon
D. Müller et al., FP 42 (1994) 101 A.V.
Radyushkin, PRD 56 (1997) 5524 X. Ji, PRL
78 (1997) 610
Les GPDs sont des distributions universelles de
partons (quarks et gluons) paramétrant la
structure du nucléon
Distribution transverse de résolution 1/Q des
partons d impulsion longitudinale x
GPDs
Relié, par conjugaison de Fourier, à la position
transverse dans un espace de paramètre dimpact
M. Burkardt, PRD 62 (2000) 071503 M.Diehl, EPJC
25 (2002) 223
Pourquoi ? (I)
XXIVème Journées Thématiques
8 Octobre 2007, IPN Orsay
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Eric Voutier
Processus Exclusifs Durs
X. Ji, J. Osborne, PRD 58 (1998) 094018
J.C. Collins, A. Freund, PRD 59 (1999) 074009
Factorisation Couplage aux constituants
élémentaires (Q2gtgtM2) Séparation des échelles
perturbatives et non-perturbatives
(-tltltQ2) Dureté
GPD(x,x,t) Etiquetage de la sonde (x) Production
dune particule supplémentaire (x,t)
Identification de létat final Exclusivité
Les éléments clef de létude expérimentale des
GPDs sont la luminosité et la résolution
Comment ? (I)
XXIVème Journées Thématiques
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Eric Voutier
Les GPDs peuvent être observées par des
réactions exclusives dans le régime de Bjorken
DVCSDiffusion Compton Profondément Virtuelle
DVMPProduction de Mésons Profondément Virtuelle
Réponse Longitudinale seulement
Q2 gtgt M2 -t ltlt Q2
Gluon dur
Annihilation pp
Collisions gg
DVCS (processus élémentaire)
DVMP (filtre de saveur)
Diffusion Compton à grand angle (g,g)
Diffusion Compton de genre temps (g,ll-)
Comment ? (II)
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Eric Voutier
Les GPDs apparaissent dans les sections
efficaces des processus durs sous la forme dune
intégrale sur l impulsion longitudinale du quark
intermédiaire
Facteur de forme Compton
Comment ? (III)
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Eric Voutier
Electroproduction de Photons
P. Kroll, P.A.M. Guichon, M. Diehl, B. Pire, M.
Vanderhaeghen
Les processus DVCS BH sont indiscernables MAIS
lamplitude Bethe-Heitler est calculable et
connue à petit t
JLab
COMPASS
DVCS (I)
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Eric Voutier
Structure Harmonique du DVCS
A.V. Belitsky, D. Müller, A. Kirchner, NPB 629
(2002) 323
Section Efficace
hadronic plane
j
Amplitude Bethe-Heitler
g
e-
g
e-
leptonic plane
p
Amplitude DVCS
Amplitude dinterférence DVCS / Bethe-Heitler
Les cDVCS,I sont des combinaisons linéaires de
facteurs de forme Compton, i.e. dintégrales de
GPDs
DVCS (II)
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Eric Voutier
Limportance du processus DVCS est observée à
partir des déviations par rapport à un calcul
Bethe-Heitler pur Les facteur de forme Compton
de lamplitude dinterférence sont extraits en
négligeant lamplitude DVCS
C. Muñoz-Camacho et al., PRL 97 (2006) 262002
DVCS (III)
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Eric Voutier
Asymétrie de Charge
Accès direct à lamplitude dinterférence
Gluons
Twist-2
Twist-3
Terme en cos(j)
Mesure de lasymétrie relative de charge dont
linterprétation en termes de GPDs est rendue
plus difficile par la structure harmonique du
dénominateur
Fit global
A. Airapetian et al., PRD 75 (2007) 011103
DVCS (IV)
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Eric Voutier
Séparation de type Rosenbluth
La variation de lénergie du faisceau, pour un
même g et un même t, permet de séparer
lamplitude DVCS de lamplitude dinterférence
Twist-2
Twist-3
Extraction des termes bilinéaires de lamplitude
DVCS
hc1, h0 sont des grandeurs cinématiques dépendant
de lénergie du faisceau
P.Y. Bertin, C. Hyde-Wright, C. Muñoz Camacho, J.
Roche et al., JLab Proposal E07-007, 2007
DVCS (V)
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Eric Voutier
Asymmétrie de Spin du Faisceau
GPD
Les sDVCS,I sont des combinaisons linéaires de
GPDs à x
C. Muñoz-Camacho et al., PRL 97 (2006) 262002
DVCS (VI)
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Eric Voutier
Asymmétrie de Spin de la CiblePolarisation
Longitudinale
Accès à un autre facteur de forme Compton, soit
une autre combinaison linéaire de GPDs
A. Biselli, K. Joo, L. Elouadrhiri, S. Niccolai
et al., JLab Proposal E05-114, 2005
DVCS (VII)
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Eric Voutier
Asymmétrie de Spin de la CiblePolarisation
Transverse
M. Diehl, S. Sapeta, EPJC 41 (2005) 515
j
F. Ellinghaus et al., EPJ C46 (2006) 729
Z. Ye, Doctorat Thesis, Hamburg (2006)
DVCS (VIII)
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Eric Voutier
Le Neutron les GPDs
Asymmétrie de Spin de la Cible (Polarisation
Longitudinale)
Asymmétrie de Spin de la Cible (Polarisation
Parallèle)
Asymmétrie de Spin de la Cible (Polarisation
Perpendiculaire)
Asymmétrie de Spin du Faisceau
DVCS (IX)
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Eric Voutier
Complémentarité du Neutron
La contribution des quarks au moment angulaire du
proton dans le cadre dune interprétation
dépendante de modèle
d
Les mesures sur le proton sont sensibles à
Ju (quark u dans le proton)
Les mesures sur le neutron sont sensibles à
Jd (quark u dans le neutron)
u
M. Mazouz et al., ArXivnucl-ex/0709.0450
DVCS (X)
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Eric Voutier
Electroproduction de Mésons
La production dure de mésons agit comme un filtre
de GPDs et de saveur selon la nature et le
contenu partonique du méson
GPDs
Méson Scalaire
Méson Vecteur
?, ?, ai, fi, b1
K. Goeke, M.V. Ployakov, M. Vanderhaeghen, PPNP
47 (2001) 401
DVMP (I)
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Eric Voutier
Observables Expérimentales
Seule la composante longitudinale de la section
efficace est reliée aux GPDs
Pas déquivalent BH
Méson Vecteur
Méson Scalaire
Section Efficace
Asymmétrie de Spin de la Cible (Polarisation
Perpendiculaire)
M. Diehl, PR 388 (2003) 41
DVMP (II)
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Eric Voutier
Contribution au Moment Angulaire
La distribution angulaire des produits de
désintégration est sensible à la polarisation du
méson
2JuJd
2Ju-Jd
Lasymétrie de spin transverse de la cible en
production de mésons vecteurs est une observable
primordiale pour la chasse au moment orbital des
quarks
DVMP (III)
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Eric Voutier
Exclusivité Expérimentale
Hall A _at_ JLab
Lidentification des processus tire avantage
dune très grande résolution sur lélectron
(HRS) et dune très bonne résolution sur le
photon
s 9 MeV
Triple coincidence (e,egp)
Contamination restante lt 3
p-DVCS et n-DVCS _at_ 5.75 GeV
DVCS en Double Coïncidence (e,eg) DVMP p0
Méthodes Techniques (I)
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Eric Voutier
Hall B _at_ JLab
Lélectron est détecté dans CLAS et le photon
dans un calorimètre additionnel à petit
angle Très Bonne Résolution
s 7.5 MeV
Mgg (GeV)
DVCS en Triple Coïncidence (e,egp) DVMP p0, h,
r...
Méthodes Techniques (II)
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Eric Voutier
HERMES _at_ DESY
détecteur spécifique pour les particules de
recul
Amélioration de l exclusivité DVCS et DVMP en
Triple Coïncidence
Méthodes Techniques (III)
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Eric Voutier
Luminosité Détection
La physique des GPDs requière des expériences de
grande luminosité, en vue directe de la cible, à
petits angles et distances, dans un environnement
hostile 4.1037 cm-2.s-1/nucleon (Hall A)
2.1034 cm-2.s-1/nucleon (Hall B) Bruit de
Fond
Blindage Magnétique Champ solénoïdal pour le
confinement des électrons Møller
Méthodes Techniques (IV)
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Eric Voutier
Trigger Rapide Lenregistrement dun groupe de 4
blocks adjacents est autorisé lorsque lénergie
déposée excède un certain seuil ajustable
Echantillonnage du Signal Une coïncidence eg gèle
un Analog Ring Sampler et déclenche
lenregistrement du signal sous forme de 128
échantillons dune durée de 1 ns Hors-ligne, une
analyse de forme du signal permet résoudre
lempilement des signaux séparés dau moins 5 ns
Méthodes Techniques (V)
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Eric Voutier
COMPASS _at_ CERN
Construction dune cible de 2.5 m LH2 /
LD2 Luminosité
Amélioration de la calorimétrie à grand
angle Exclusivité
Implantation dun détecteur de recul Exclusivité
Développements Futurs (I)
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Eric Voutier
CLAS12 _at_ JLab
Un nouveau et similaire détecteur pour JLab 12
GeV
Détecteur de vertex
Calorimètre
Scintillateurs ToF
R D
Micromegas cylindrique en champ fort
Mesure de temps de vol
Initiative européenne autour du détecteur
central Saclay, IPNO, LPSC, LPC, Glasgow, Gènes,
Rome, Frascati
Détecteur de neutres

Développements Futurs (II)
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Eric Voutier
Résumé
Lexploration des GPDs est en marche !
DVCS DVMP Proton Neutron Polarisation du
Faisceau de la Cible Charge du Faisceau Grand
nombre dobservables pour séparer les GPDs en
nature et en saveur
Conclusions (I)
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Eric Voutier
Perspectives
à suivre
Conclusions (II)
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(No Transcript)
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Eric Voutier
CLAS12
Forward Calorimeter
Preshower Calorimeter
Forward Cerenkov (LTCC)
Forward Time-of-Flight Detectors
Forward Drift Chambers
Superconducting Torus Magnet
Inner Cerenkov (HTCC)
Central Detector
Beamline Instrumentation
Inner Calorimeter
Reused detectors from CLAS
Développements Futurs
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Eric Voutier
CEBAF High Intensity Positron Source
P. Perez, A. Rosowsky, NIM A532 (2004) 523
M.A. Gagliardi, A.W. Hunt, NIM B245 (2006) 355
J. Dumas, Master Thesis, UJF Grenoble (2007)
Incidence 3
N(e/107e-)/W
Incidence 90
Epaisseur Equivalente (mm)
Développements Futurs
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Eric Voutier
Spectroscopie par Annihilation de Positrons
Le mouvement des électrons atomiques induit une
distorsion Dopler de lénergie des g émis par
annihilation ee- et une déviation angulaire par
rapport à la colinéarité des g
Etude de la surface et de la pureté dun matériau
Développements Futurs
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