Étude expérimentale des mécanismes de photoproduction de pions et de photodésintégration sur l'hélium-3 dans la région de la résonance delta (1232)

Experimental study of the mechanisms of pion photoproduction and photodesintegration on helium-3 in the delta (1232) resonance region

• Auteur / Autrice : Nicole D'Hose
• Direction : Gabriel Tamas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1988
• 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

Réactions photonucléaires

Photoproduction

Hélium

Pions (particules)

Mots clés libres

Hélium-3

Photons monochromatiques d'annihilation

Résonance delta(1232)

Photo-production de pions

Photo-désintégration

Corrélations nucléon-nucléon

Courants d'échange mésique

Effets à trois corps

Résumé

Le but de ce travail est l'étude des mécanismes d'absorption d'un photon réel mettant en jeu un, deux ou trois nucléons dans le noyau ³He, dans la région de la résonance Δ (1232). La sélection de ces mécanismes est réalisée par le choix de la réaction : la photo-production de pions s'effectue préférentiellement sur un nucléon quasi-libre du noyau, alors que la photodésintégration sans émission de pions implique l'absorption par plusieurs nucléons corrélés. Ces expériences ont été réalisées à l'Accélérateur Linéaire de Saclay sur la ligne de faisceau de photons quasi- monochromatiques obtenus pur annihilation en vol de positrons. Les spectres de pions et de protons sont mesurés à l'aide de spectromètres magnétiques pour des angles d'émission compris entre 20° et 72° et pour des énergies de photons comprises entre 210 et 450 MeV. Pour chaque cinématique étudiée, la mesure des réactions H(γ,π )n et D(γ,p)n a permis la comparaison des sections efficaces sur l'hélium-3 à celles des réactions élémentaires. Nos résultats expérimentaux sont comparés à des calculs théoriques utilisant des fonctions d'onde réalistes de l'hélium-3. Les modèles effectués dans le cadre de l'approximation d'impulsion en traitant explicitement le mouvement de Fermi ne permettent pas de reproduire la photo-production cohérente de pions ³He(γ,π)³H. De même la photo-production quasi-libre de π⁺ et π⁻ reste surestimée par les prédictions théoriques existantes, qui ne prennent que partiellement en compte les interactions dans l'état final. Pour la photodésintégration sans émission de pions de l'hélium-3, les calculs incluent les corrélations à courte portée et les courants d'échange mésiques ainsi que les interactions dans l'état final. Ils reproduisent assez bien les spectres mesurés dans la région où l'absorption par une paire de nucléons est dominante mais sous-estiment les données dans la région d'impulsion maxi­ male. L'introduction d'effets à trois corps semble indispensable pour expliquer ce résultat expérimental.

The goal of this work is the study in 3Jie of the rnechanisms involved in the absorption of photons in the (1232) resonance region. One, two, or three nucleons participate in this absorption depending upon the specific reaction induced : pion photo-production proceeds preferentially through absorption on a simple nucleon, whereas in photodisintegration without pion emission the photon is absorbed by few-nucleon subsystems. The experiments were performed at the Saclay Linear Accelerator with the quasi-mono-chromatic in flight positron annihilation photon beam. Pion and proton spectra were measured using magnetic spectrometers for several angles from 20° to 72°. Photon energies were in the 210 - 450 MeV range. For each kinematical setting a corresponding measurement of the reactions ll(ynl-)n and D(yp)n allowed the comparison of the helium-3 cross sections to these more elementary ones. Our experimental results are compared to theoretical calculations utilizing realistic He wave functions. Impulse approximation models which incorporate the nucleon fermi motion cannot reproduce the pion coherent photo-production 31le( yn+). The theoretical predictions of a charged pion quasi - free photo-production which take into account only partially the final state interactions overestimate the experimental cross sections. For 3ue photo-desintegration, without 1r production the calculations include short range correlations, mesonic exchange currents, and final state interactions. They agree reasonably well with the measured spectra in the region where absorption by a nucleon pair dominates, but they underestimate the cross section in the high momentum tip region. Inclusion of three body effects appears necessary in order to explain this experimental feature.