Étude des fonctions de réponse électromagnétiques et des distributions en moment des protons de grande impulsion dans le noyau d'hélium-3 étudiées par diffusion inélastique d'électrons

par Claude Marchand

Thèse de doctorat en Physique nucléaire

Sous la direction de Christophe Tzara.

Soutenue en 1987

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .

mots clés

• Cible d'hélium-3
• Réponse électromagnétique
• Règle de somme coulombienne
• Distribution en moment des protons
• Fonction d'onde
• Corrélations nucléon-nucléon
• Composantes de grande impulsion
• Corrélations nucléon-nucléon
• Hélium
• Diffusion inélastique
• Protons

Résumé

Cette thèse présente l'étude de deux aspects de la structure nucléaire du noyau d'hélium-3 par diffusion inélastique d'électrons : ses fonctions de réponse longitudinale et transverse et la distribution en moment des protons de grande impulsion. De la mesure des sections efficaces inclusives (e,e') à des énergies incidentes entre 120 et 667 MeV, nous avons extrait les fonctions de réponse électromagnétiques pour des transferts de moment 250 ≤q≤ 650 MeV/c et d'énergie 0 ≤ω≤ 450 MeV, couvrant la région quasi-élastique et une partie de la résonance delta (1232). Elles sont correctement reproduites par des calculs théoriques récents incluant les interactions dans l'état final et les courants d'échange mésiques. Contrairement aux noyaux moyens et lourds, la règle de somme coulombienne est saturée pour≤ q ≤ 500 MeV/c. La retombée à zéro de la réponse longitudinale au-delà du pic quasi-élastique confirme le caractère transverse des courants d'échange mésiques et de l'excitation de la résonance delta dans le noyau. La mesure des sections efficaces exclusives (e,e'p) à une énergie incidente de 560 MeV nous a permis une détermination "directe" des distributions d'impulsion des protons de 300 à 600 MeV/c pour les deux canaux de désintégration pd et ppn. Les données obtenues sont en bon accord avec des calculs récents de la fonction d'onde, et n'indiquent pas d'excès de composantes de haut moment. L'étude du canal de désintégration ppn indique que les composantes de grande impulsion dans l'hélium-3 sont dominées par des processus à deux nucléons, à savoir les corrélations nucléon-nucléon à moyenne et courte portée. Les arguments en faveur de cette thèse sont d'ordre cinématique­ déplacement du spectre en énergie manquante et dynamique comparaison des distributions d'impulsion des protons dans l'hélium-3 et le deutérium.

Titre traduit

Electromagnetic response functions and proton momentum distributions in 3He nucleus by deep inelastic electron scattering

Résumé

This thesis presents the study of two aspects of the helium-3 nuclear structure by deep-inelastic electron scattering longitudinal and trans- verse response functions and high proton momentum components. From inclusive (e,e') cross sections measurements at incident energies between 120 and 667 MeV, we have separated the two electromagnetic response functions for momentum transfers 250 ≤ q ≤ 650 MeV/c and energy transfers 0 ≤ ω ≤ 450 MeV, covering the quasi-elastic region and part of the delta (1232) excitation. They are satisfactorily reproduced by recent calculations including final state interactions and meson exchange currents. Contrary to medium and heavy nuclei, the Coulomb sum rule is saturated for q 500 MeV/c. The longitudinal response tails off beyond the quasi-elastic peak, what confirms the transverse character of meson exchange currents and delta excitation in nuclei. The measurement of exclusive (e,e'p) cross sections at 560 MeV incident energy allowed us a "direct" determination of the proton momentum distributions from 300 to 600 MeV/c for both pd and ppn break-up channels. The obtained data are well reproduced by recent wave function calculations and do not indicate excess of high momentum components. The study of the ppn break-up clearly indicates that the high proton momentum components in helium-3 are dominated by two-nucleon processes, mainly medium and short range nucleon-nucleon correlations. Arguments in favour of this thesis are twofold : kinematical displacement of missing energy spectra and dynamical comparison of proton momentum distributions in helium-3 and deuteron.