Étude des photons directs produits lors des interactions hadroniques

Study of the direct photons produced by hadron interaction

• Auteur / Autrice : Yannis Karyotakis
• Direction : Jean Badier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences physiques
• Date : Soutenance en 1985
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chromodynamique quantique

Hadrons

Pions (particules) -- Diffusion

Photons

Mots clés libres

Interactions hadroniques

Qcd

π⁰

Résumé

Cette thèse est consacrée à l’étude des photons directs produits lors de l’interaction d’un faisceau de pions π⁺, π⁻, et protons de 200 GeV/c, avec une cible de Carbone. QCD prévoit que de tels photons sont produits par l’annihilation q q̄ → gγ ou la diffusion Compton qg → qγ. L’expérience a utilisé le spectromètre NA3 et a eu lieu au CERN. Le photon est converti dans 10% de longueur de conversion et la paire e⁺e⁻, est détectée par le système de déclenchement, qui demande une impulsion transverse supérieure à 2. 5 GeV/c. L’impulsion des électrons est mesurée par le spectromètre avec une précision de Δp/p² = 2. 10⁻⁴, alors que l’énergie et la position des photons sont mesurées par le système calorimètre – chambre à localisation des gerbes. La précision obtenue est σ(E)/E = 0. 22/√E + 0. 004 e σ(x,y) < 3 mm. Le signal des photons directs est obtenu statistiquement, après avoir corrigé le lot des candidats « photons isolés », de la contribution des π⁰η⁰. Cette correction se fait uniquement au moyen d’un programme de simulation sophistiqué, dont la partie la plus délicate est la simulation des gerbes électromagnétiques dans le calorimètre et la chambre à localisation des gerbes. Ainsi on a mis en évidence un signal de photons directs et mesuré la section efficace de ce processus. Le rapport γ/π⁰ à pt = 4. 5 GeV/c est environ 10% et semble croître avec l’impulsion transverse. La mesure de la fonction de structure du gluon dans le proton n’est pas très précise à cause des erreurs systématiques, qui sont importantes.

This thesis studies direct photons produced by π⁺, π⁻ and proton beams of 200 GeV/c, momentum interacting with a Carbon target. QCD predicts that direct photons are produced either by the quark- antiquark annihilation q q̄ → gγ, or by gluon scattering qg → qγ. The experiment was performed at CERN and used the NA3 spectrometer. Photons are converted within 10% conversion length, and resulting e⁺e⁻ are detected by the trigger system which requires a minimum transverse momentum of 2. 5 GeV/c. Electrons tracks are detected by the spectrometer, and their momentum is measured with a precision of Δp/p² = 2. 10⁻⁴, while energy and position of photons are measured by an electromagnetic calorimeter and a shower chamber. Resolution on energy and positions is σ(E)/E = 0. 22/√E + 0. 004 e σ(x,y) < 3 mm. Direct photon’s signal is obtained only statistically, after correcting the “single photons” candidates for the π⁰ and η⁰ contribution. This correction is obtained only from a sophisticated Monte Carlo, in which electromagnetic shower simulation is difficult. We have observed a significant direct photon signal and we measured the cross section. The γ/π⁰ ratio at pt = 4. 5 GeV/c is about 10% and seems to grow as a function of transverse momentum. Systematic errors, which are important, limit the precision on the gluon’s structure function measurement.