Photoproduction de pions neutres sur le proton au voisinage du seuil

Neutral pion photoproduction on the proton near threshold

• Auteur / Autrice : Eddy Mazzucato
• Direction : Christophe Tzara
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1987
• 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

Protons

Photoproduction

Pions (particules)

Résumé

La détermination précise de l'amplitude de photoproduction de pions neutres sur le proton au seuil a été obtenue à partir de mesures de la section efficace différentielle dans la région d'énergie comprise entre le seuil (144,7 MeV) et 173 MeV. L'expérience a été effectuée auprès de l'Accélérateur Linéaire de Saclay à l'aide d'un faisceau de photons quasi-monochromatiques obtenus par annihilation en vol de positrons. Le dispositif d’étiquetage des photons permet une détermination précise de l'énergie du faisceau incident avec une résolution d'environ 1 MeV. La signature de la réaction consiste en la détection des deux photons de désintégration du pion neutre dans des blocs de verre au plomb, en coïncidence avec celle du proton de recul dans une cible active en scintillateur. La bonne résolution sur l'énergie des protons de recul nous a permis de déterminer de manière précise la section efficace différentielle du processus. L'analyse multipolaire des données conduit à une valeur de l'amplitude au seuil qui est bien inférieure, en valeur absolue, à celle qui était admise jusqu'ici et qui était tirée de mesures anciennes réalisées à plus haute énergie avec des faisceaux de photons non étiquetés. Nos valeurs de section efficace totale dans la région d'énergie élevée sont néanmoins très proches de celles mesurées précédemment. La valeur expérimentale du dipôle électrique est en accord avec plu­ sieurs évaluations utilisant des relations de dispersion. Par contre, notre mesure ne peut être reproduite par les prédictions des théorèmes de basse énergie extrapolée à la masse physique du pion. Ce désaccord significatif met en évidence l'importance des contributions dispersives dans le cas de la photoproduction de pions neutres au seuil.

A precise determination of the neutral pion photoproduction amplitude on the proton at threshold has been obtained from differential ross-section measurements in the energy region close to threshold (145-173 MeV). The experiment was carried out at the Saclay Linac by using a monochromatic photon beam obtained by in-flight positron annihilation. The photon tagging system allowed a precise energy determination of the incoming beam with a resolution of about 1 MeV. The signature of a good event consisted in the observation of the neutral pion decay gammas in lead glass Cerenkov counters, in coincidence with the re­ coil proton detected in an active target made of plastic scintillators. The good energy resolution achieved on the energy of the recoil protons provided a precise determination of the differentia cross-section. The analysis of the data in terms of multipoles gives a value for the threshold amplitude which is much smaller than the existing value extracted from higher energy experiments performed with untagged photon beams. The total cross­ section in the high energy region is, however, in fairly good agreement with old measurements. The experimental value of the electric dipole agrees with several calculations based on dispersion relations. Yet, our measurement cannot be reproduced by the low-energy theorems extrapolated to the physical pion mass. This significant discrepancy exhibits clearly the importance of dispersive contributions in the case of neutral pion photoproduction at threshold.