Mesure de la polarisation des gluons par l'asymétrie de spin dans la production de mésons charmés

The measurement of the gluon polarization from the spin asymmetry in the charmed mesons

• Auteur / Autrice : Stefano Panebianco
• Direction : Alain Magnon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés libres

Chambre à dérive

Résumé

L'experience compass vise principalement a mesurer la polarisation des gluons par l'asymetrie de spin dans la diffusion d'un faisceau de muons polarises sur une cible de nucleons polarises. Le processus sensible a la distribution des gluons est la fusion photon-gluon, laquelle peut etre identifiee par la production de mesons charmes. Ce processus reste toutefois rare et difficile a identifier dans un bruit de fond important. La determination de l'efficacite et de la resolution spatiale des trois stations de chambres a derive du spectrometre permet de s'assurer des bonnes performances de la reconstruction des trajectoires des particules. L'identification des hadrons, essentielle dans la reconstruction de la decroissance des mesons charmes, est assuree par un detecteur rich. En vue d'ameliorer les performances de ce dernier, une methode de traitement probabiliste du signal et du bruit a ete developpee, de meme qu'un projet de remplacement de l'electronique de lecture. La deuxieme partie des travaux est consacree a la mesure de l'asymetrie d'helicite pour l'extraction de la polarisation des gluons. Cela necessite le developpement de criteres de selection pour minimiser le rapport bruit sur signal, et de techniques de ponderation des evenements permettant de reduire l'erreur statistique. Cette these presente un resultat preliminaire, base sur la statistique accumulee par compass entre 2002 et 2004. Ceci met en evidence une polarisation des gluons compatible avec zero, la barre d'erreur statistique restant neamoins encore assez importante. Le resultat, quoiqu'en accord avec les mesures existantes, demeure encore insuffisant pour trancher entre les differents modeles theoriques.

The main aim of the compass experiment is the measurement of the gluon polarization in the nucleon, which can be accessed by the spin asymetry in the scattering of a polarized muon beam on a polarized nucleon target. The process sensitive to the gluon distribution is the photon-gluon fusion, which can be tagged by looking at the production of charmed mesons, however it is a rare process, dominated by a large background. The measurement of the efficiency and the space resolution of the three drift chamber stations of the spectrometer is a necessary step in understanding the performances of the reconstruction of particle trajectories. The hadron identification, which is fundamental in the reconstruction of charmed meson decay, is performed by a rich. A statistical treatement of signal and bakground, together with an upgrade project to replace the present front end electronics, have been developped in order to increase the identification performances. The second part of this work concerns the spin asymmetry measurement, which requires the application of selection criteria in order to minimize the noise over signal ratio, and the development of event-weighting methods to reduce the statistical error. Although the error bars are still large, this work presents a preliminary result, based on 2002-2004 statistics, leading to a gluon polarization compatible with zero. The comparison with nlo-qcd fits and with other direct measurements shows that this result is compatible with the existing measurements but, given the present accuracy, it does not allow to distinguish between different models.