Diffusion Compton profondément virtuelle sur le neutron avec l’expérience CLAS12 et le détecteur BONuS12 au laboratoire Jefferson (USA)

Tagged DVCS on neutron with the CLAS12 Experiment and the detector BONuS12 at Jefferson Lab (USA)

• Auteur / Autrice : Mathieu Ouillon
• Direction : Raphaël Dupré
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique nucléaire
• Date : Soutenance le 05/04/2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Particules, Hadrons, Énergie et Noyau : Instrumentation, Imagerie, Cosmos et Simulat
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique des deux infinis Irène Joliot-Curie (2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Faculté des sciences d'Orsay
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Physique (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Samuel Wallon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Daria Sokhan, Julie Roche, Kawtar Hafidi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Daria Sokhan, Julie Roche

Mots clés

Mots clés contrôlés

Compton, Effet

Neutrons

Partons

Modèles des quarks

Diffusion (physique)

Mots clés libres

Physique des particules

Physique nucléaire

Quark

Distributions de partons généralisées

Particle physics

Nuclear physics

Quark

Generalized parton distributions

Résumé

La physique hadronique étudie les propriétés du proton et du neutron. La structure des hadrons est régis par la théorie de la chromo-dynamique quantique (QDC). Des fonctions de structure non perturbatives sont utiliser pour décrire la structure des hadrons. Les distributions de parton généralisées (GPD) sont un ensemble de fonctions de structure donnant accès à une vue 3D du nucléon. Les GPD contiennent l'information sur l'impulsion longitudinale et la position transverse des quarks ainsi que la corrélation. Elles sont liées à la structure de spin et vont jouer un rôle dans la résolution du problème du spin du proton. Elles donnent accès au moment angulaire orbital des quarks, une pièce important du puzzle. Pour cela des mesures sur le proton, déjà présentent, et sur le neutron sont nécessaire. L'objectif de cette thèse est d'explorer la diffusion Compton sur le neutron avec une cible de deutérium en mesurant le proton spectateur avec le détecteur CLAS12 et la RTPC BONuS12 à Jefferson Lab. Ce travail décrit en premier la mise en place, que j'ai réalisé, d'un filtre de Kalman pour reconstruire les protons spectateur dans le détecteur BONuS12. La seconde partie du manuscrit est consacrée au travail sur l'analyse de DVCS sur le neutron avec la soustraction des bruits de fond. Deux différentes méthodes pour la soustractions des π⁰ sera détaillé. Et enfin les résultats obtenus sont présentés et discutés.

Hadronic physics studies the properties of the proton and neutron. The theory of Quantum Chromodynamics (QCD) governs the structure of hadrons. Non-perturbative structure functions are used to describe the hadrons' structure. Generalized Parton Distributions (GPDs) are a set of structure functions providing access to a 3D view of the nucleon. GPDs contain information about the longitudinal momentum and transverse position of quarks and their correlation. They are related to the spin structure and play a role in solving the proton spin puzzle. They provide access to the quarks' orbital angular momentum, a crucial puzzle piece. For this, measurements on the proton, already present, and neutron are necessary. This thesis aims to explore Compton scattering on the neutron with a deuterium target by measuring the spectator proton with the CLAS12 detector and the BONuS12 RTPC at Jefferson Lab. This work first describes the implementation, which I carried out, of a Kalman filter to reconstruct spectator protons in the BONuS12 detector. The second part of the manuscript is dedicated to the work on the analysis of DVCS on the neutron with the subtraction of background noises. Two different methods for the subtraction of π⁰ will be detailed. Finally, the obtained results are presented and discussed.