Structure interne du nucléon à haute et à basse énergie par la diffusion Compton virtuelle

Internal structure of the nucleon at low and high energy by virtual Compton scattering

• Auteur / Autrice : Meriem Benali
• Direction : Hélène Fonvieille
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique Corpusculaire
• Date : Soutenance le 24/05/2016
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences fondamentales (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physique Corpusculaire (Aubière, Puy-de-Dôme)
• Jury : Président / Présidente : Jean-François Mathiot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hélène Fonvieille, Kawtar Hafidi, Malek Mazouz
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Eric Voutier, Carlos Muñoz Camacho

Mots clés

Mots clés contrôlés

Compton, Effet

Nucléons

Mots clés libres

Diffusion Compton virtuelle

Diffusion Compton Profondément virtuelle

Sonde électromagnétique

Distributions généralisées de partons (GPDs)

Polarisabilités généralisées (GPs)

Physique hadronique

Structure du nucléon

Virtual Compton scattering

Deeply virtual Compton scattering

Electromagnetic probe

Generalized parton distributions (GPDs)

Generalized polarisabilities (GPs)

Hadronic physics

Nucleon structure

Résumé

La première partie présente la mesure des polarisabilités généralisées (GPs) électrique αε(Q²) et magnétique βM(Q²) du proton qui sont fonctions du quadri-moment de transfert Q². L'expérience a été réalisée dans le Hall A1 à MAMI (Mayence) avec un faisceau d'énergie de l'ordre de 1 GeV, à Q²=0.45 GeV² (qcm=714 MeV/c et ε=0.63). Le modèle DR (Relations de Dispersion) a été utilisé pour extraire les GPs, αε(Q²) et βM(Q²), ainsi que deux combinaisons linéaires P¿ (Q²) – 1/ε PTT (Q²) et P¿ (Q²). Ces dernières ont été extraites, pour les mêmes données, en utilisant l'approche de basse énergie (LEX) sous le seuil de production du pion. Nos résultats préliminaires montrent un bon accord entre les deux méthodes et offrent une nouvelle contrainte sur la structure du proton à basse énergie. La deuxième partie est dédiée à la mesure de la section efficace totale du processus de diffusion Compton profondément virtuelle (DVCS) sur le neutron à Q²=1.75 GeV² et xB=0.36. Le processus DVCS permet d'extraire des fonctions universelles "distributions généralisées de partons (GPDs)" permettant de comprendre la structure interne du nucléon en terme de partons. Le DVCS sur le neutron est sensible à la GPD E qui est la moins contrainte à ce jour et dont la connaissance est indispensable pour remonter au moment orbital des quarks. Les données analysées proviennent de l'expérience E08-025 effectuée dans le Hall A de JLab (USA) avec un faisceau d'électrons polarisés d'énergie de l'ordre de 6 GeV et deux cibles d'hydrogène et de deutérium. Nos résultats préliminaires montrent, pour la première fois, une contribution (neutron-DVCS + deuton cohérent-DVCS) non nulle et sont très prometteuses en vue d'une extraction de la GPD "E".

The first part presents the measurement of the generalized αε(Q²) electric and magnetic βM(Q²) polarisabilities (GPs) of the proton which depend on the four-momentum transfer Q². The experiment was performed in Hall A1 at MAMI (Mainz) with a 1 GeV beam energy at Q² =0.45 GeV² (qcm=714 MeV/c and ε=0.63). The dispersion relations model was used to extract the GPs, αε(Q²) and βM(Q²), and two linear combinations P¿ (Q²) – 1/ε PTT (Q²) and P¿ (Q²). These last ones were extracted, for the same data, using the low-energy approach (LEX) under the pion production threshold. Our preliminary results show a good agreement between both methods and provide a new constraint on the proton structure at low-energy. The second part is dedicated to the measurement of the total cross section of deeply virtual Compton scattering (DVCS) on the neutron at Q²=1.75 GeV² and xB=0.36. The DVCS process allows to extract the universal functions "generalized parton distributions (GPDs)" which provide a new understanding the nucleon in terms of partons. The DVCS on the neutron is sensitive to E, the less constrained GPD, which allows to access the orbital momentum of the quarks. The analyzed data were taken in the E08-025 experiment performed in Hall A at JLab (USA) with a polarized electron beam with energy around 6 GeV and two hydrogen and deuterium targets. Our preliminary results show, for the first time, a nonzero (neutron-DVCS + coherent-deuteron-DVCS) contribution and are very promising for the extraction of the GPD "E".