Double longitudinal spin asymmetries in single hadron photoproduction at high pT at COMPASS

par Maxime Levillain

Thèse de doctorat en Physique hadronique

Sous la direction de Claude Marchand.

Le président du jury était Bruno Espagnon.

Le jury était composé de Claude Marchand, Bruno Espagnon, Bernhard Ketzer, Daniel De Florian.

Les rapporteurs étaient Alain Magnon, Werner Vogelsang.

  • Titre traduit

    Asymétrie de spin doublement longitudinal dans un régime de photoproduction à grand pT à COMPASS


  • Résumé

    Cette thèse présente une nouvelle étude ayant pour but de contraindre la contribution du gluon au spin 1/2 du nucléon. Cette analyse se place dans le cadre théorique de la pQCD colinéaire pour calculer des asymétries de section efficaces pour des hadrons inclusifs à grande impulsion transverse (pT>1 GeV/c) dans le régime de photoproduction quasi-réel (Q^2<1 GeV^2). Ces calculs sont réalisés jusqu'à NLO (Next-to-Leading Order) avec une inclusion prévue de resommation des gluons au seuil jusqu'à NLL (texit{Next-to-Leading Logarithm}), qui n'est pour l'instant fait que pour le cas non-polarisé. Cela rend les asymétries sensibles non seulement à la fusion photon-gluon ("gamma^* g") mais aussi à des processus de photon résolu tel que "q g" ou "g g".La mesure des asymétries est réalisée pour toutes les données de COMPASS de 2002 à 2011 avec un faisceau de muons polarisés à 160-200 GeV diffusé sur une cible de deuterium (LiD de 2002 à 2006) ou de proton (NH3 pour 2007 et 2011). Ces asymétries sont présentées en fonction de pT et de la pseudorapidité eta (pT dans [1,4] avec <pT^2> = 3 (GeV/c)^2, et eta dans [-0.1,2.4]).Les calculs de resommation n'étant pas terminés pour le cas polarisé, les mesures sont seulement comparés aux calculs théoriques en utilisant différents jeux de parametrisations de fonctions de distribution de parton polarisées ayant des valeurs de DeltaG assez étendues. Ces comparaisons sont ensuite utilisées pour évaluer le DeltaG des mesures.De façon complémentaire à cette analyse, une étude sur de nouveaux détecteurs, les pixel Micromegas, servant à pister le passage des particules, a été réalisée. Après certaines calibrations, ces détecteurs montrent des résultats prometteurs aussi bien en terme d'éfficacité qu'en terme de résolution temporelle et spatiale.


  • Résumé

    This thesis presents a new study aiming at constraining the gluon contribution DeltaG to the 1/2 nucleon spin. The collinear pQCD theoretical framework, on which it is based, deals with asymmetries calculated from cross-sections for single inclusive hadron in the regime of quasi-real photoproduction (Q^2<1 GeV^2) at high hadron transverse momentum (pT>1 GeV/c). These calculations are done up to Next-to-Leading order with a foreseen inclusion of Next-to-Leading logarithm threshold gluon resummation, only performed for the unpolarised cross-sections yet. This makes the asymmetries sensitive to the gluon polarisation not only through Photon Gluon Fusion ("gamma^* g") but also through resolved photon processes such as "q g" or "g g".The measurement of the asymmetries is performed for all the COMPASS data available from 2002 to 2011 with a polarised muon beam at 160-200 GeV scattered off a longitudinally polarised target of deuteron (LiD for 2002-2006) or proton (NH3 for 2007 and 2011). The asymmetries are presented in bins of pT and of pseudorapidity eta (p_T in [1,4]$ with <p_T^2> = 3 (GeV/c)^2, and eta in [-0.1,2.4]).Since the resummation calculations are not completed yet for the polarised case, the measurements are only compared with theoretical calculations using different parametrisation sets of polarised Parton Distribution Functions with a large range of different DeltaG. This comparison is then used to evaluate the DeltaG of these measurements.Complementary to this analysis, a study of new tracking detectors, the pixelised Micromegas, is performed. After calibration, it shows promising efficiencies and time and spatial resolutions.


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