Mesure de la polarisation des gluons dans le nucléon par la muo-production de mésons charmés à COMPASS

Measurement of the gluon polarization in the nucleon from the charmed meson muo-production in COMPASS

• Auteur / Autrice : Florent Robinet
• Direction : Jean-Marc Le Goff
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Champs, particules, matière
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polarisation (physique nucléaire)

Spin

Nucléons

Gluons

Résumé

Le spin 1/2 du nucléon se décompose en trois contributions : celles du spin des quarks et des gluons et celle de leur moment orbital. On sait aujourd'hui que la fraction du spin du nucléon portée par les quarks est faible. Désormais, une série de mesures visent à déterminer la contribution du spin des gluons afin de peut-être retrouver la totalité du spin du nucléon. Il s'agit de l'un des objectifs principaux de l'expérience COMPASS au CERN où sont calculées des asymétries de spin dans la diffusion d'un faisceau de muons polarisés sur une cible de nucléons polarisés. Les processus de type fusion photon-gluon, sensibles à la polarisation des gluons, sont mis en évidence par la présence de mésons D° dans l'état final. Cette méthode offre une sélection très propre du signal recherché mais ceci au détriment de la statistique. Le travail exposé dans cette thèse est principalement axé sur le développement d'une méthode d'analyse permettant de maximiser la statistique disponible. En particulier, la reconstruction des mésons D° souffre d'un fort bruit de fond combinatoire et en paramétrant la probabilité pour un événement d'être du signal, l'erreur statistique a été significativement réduite. Un facteur important permettant de limiter le fond combinatoire est la résolution en impulsion associée à la détection des particules. Cette thèse présente les caractéristiques des détecteurs de type chambre à dérive participant aux performances du spectromètre de COMPASS. Enfin, les résultats, accompagnés d'une étude des erreurs systématiques, sont présentés et leurs implications sur la contribution du spin des gluons au spin du nucléon sont discutées.

The 1/2 spin of the nucleon decomposes into three contributions : the quark and the gluon spin and their angular momenta. It is known that the fraction of the nucleon spin carried by the quarks is small. Nowadays, a series of measurements aims to determine the contribution of the gluon spin in order, perhaps, to recover the totality of the nucleon spin. This is one of the main goals of the COMPASS experiment at CERN where spin asymmetries are measured using a polarized nucleon beam on a polarized nucleon target. The photon-gluon fusion processes, sensitive to the gluon polarization, are selected by detecting D° in the final state. This method offers a very clean selection of the desired signal but is statistically limited. The work presented in this thesis is primarily focused on the development of an analysis method maximizing the statistics. In particular, the D° mesons reconstruction is submitted to a high combinatorial background. Parameterizing the probability for an event to be signal, the statistical error is significantly reduced. The momentum resolution, associated with the particule detection, is an important factor allowing to minimize the combinatorial background. This thesis presents the characteristics of drift chamber-type detectors contributing to the performances of the COMPASS spectrometer. Finally, the results, joined by the systematic errors study, are presented along with their implications on the contribution of the gluon spin to the nucleon spin.