Mesure de la luminosité pour l'expérience H1

Luminosity measurement in H1

• Auteur / Autrice : Thibault Frisson
• Direction : François Moreau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2006
• 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

Processus de Bethe-Heitler

Détecteur de photons

Hera

Compton

Photon

Résumé

Depuis le début du fonctionnement de HERA, la mesure de la luminosité est réalisée en détectant les photons de bremsstrahlung émis par les électrons dans la région d'interaction. En raison des nouvelles conditions de fonctionnement, un nouveau détecteur de photons pour le système de luminosité de H1 a été développé et installé dans le tunnel à 104 mètres du point d'interaction. L'objet de cette thèse est d'analyser les données enregistrées par le détecteur de photons et d'étudier les variations de la luminosité dans H1 au cours des prises de données. Les méthodes de calcul de l'échelle d'énergie et de l'acceptance présentées dans cette thèse permettent de déterminer ces grandeurs toutes les quatre minutes avec une précision de l'ordre de 0,5 pour mille pour l'échelle d'énergie et de l'ordre de 2 pour mille pour l'acceptance. La position et la largeur du faisceau sont également mesurées toutes les quatre minutes avec une précision de l'ordre de 0,01 mm pour la position et de l'ordre de 0,05 mm pour la largeur. Ces résultats permettent de calculer la luminosité instantanée toutes les quatre minutes avec une erreur de l'ordre de 6,5 à 9,5 pour mille. Ces résultats sont en cours de validation pour devenir la méthode standard dans H1. J'ai également étudié les événements Compton élastique. La diffusion Compton élastique est utilisée pour une mesure complémentaire de la luminosité car sa section efficace est connue avec une bonne précision et la signature des événements dans le détecteur H1 est facilement identifiable.

At HERA, luminosity is determined on-line and bunch by bunch by measuring the bremsstrahlung spectrum from e-p collisions. The H1 collaboration has built a completely new luminosity system in order to sustain the harsh running conditions after the fourfold luminosity increase. Namely, the higher synchrotron radiation doses and the increased event pile-up have governed the design of the two major components, a radiation resistant quartz-fibre electro-magnetic calorimeter, and a fast read-out electronic with on-line energy histogramming at a rate of 500 kHz. The LLR group was in charge of the electronic and the on-line data analysis of the new luminosity system. In this thesis, I present analysis tools and methods to improve the precision of the luminosity measurement. The energy scale and acceptance calculation methods set out in this thesis permit these values to be determined every four minutes, to an accuracy of 0. 5 parts per thousand for the energy scale and 2 parts per thousand for the acceptance. From these results, the degree of accuracy obtained on the luminosity measurement is between 6. 5 and 9. 5 parts per thousand. These results are currently undergoing validation, with the aim of becoming the standard H1 method. I also studied quasi-elastic Compton events to cross-check the luminosity measurement using the 2003-2004 and 2005 data. Indeed, this process has a well calculable cross section and a clear experimental signature. The leptonic final state consists of a coplanar e-gamma system, both observable in the central H1 detector.