L'expérience COMPASS au CERN F.Kunne – CEA Saclay GDR Physique subatomique et calculs sur réseau...

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  • L'exprience COMPASS au CERN F.Kunne CEA Saclay GDR Physique subatomique et calculs sur rseau Autrans. 6-7 juin 2005 Spin du nuclon, contribution des quarks et des gluons COMPASS au CERN; faisceau muons +cible polarise Mesure de G Fonctions structure en spin, Transversit Autres rsultats: prod. 0, recherche pentaquark,... (>2007 faisceau hadrons) 2010-2015 : GPDs
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  • F.KunneAutrans, 6-7 juin 2005 = + G + Spin du nuclon quarksgluons moment orbital = u + d + s EMC, SMC, SLAC, HERMES COMPASS, RHIC Comment mesurer ? Deep Inelastic polaris Photon absorb par quark dhlicit oppose (QPM) fonction de structure en spin longitudinal q(x)= q + (x) - q - (x)
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  • F.KunneAutrans, 6-7 juin 2005 et le premier moment de g 1 Neutron decay g A /g V a 3 hyperon decay 3F-D a 8 a 0 u+ d+ s EMC, SMC, SLAC, HERMES
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  • F.KunneAutrans, 6-7 juin 2005 = + G + Quarks constituants ~ 1. 0. 0. +corr. relativistes ~ 0.75 0. 0.13 QPM + s = 0 (Ellis-Jaffe) ~ 0.60 0. 0.2 Contribution des quarks majoritaire En Deep Inelastic polaris, mesure de g 1 (fct de structure en spin) Premier moment de g 1 reli a 0 ( Les expriences trouvent a 0 ~ 0.2 - 0.3 trs diffrent de ce quon attend G L z
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  • F.KunneAutrans, 6-7 juin 2005 Expriences de Deep Inelastic SLAC, EMC, SMC, HERMES a 0 ~ 0.2- 0.3 QPM: a 0 = QCD: a 0 = ( s /2 )n f G et s dpendent de G Interprtation Si a 0 = 0.3, il faut G ~ 2.5 (et L z ~ - 2.3) pour retrouver ~ 0.6 Ncessit d'une mesure directee de G
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  • F.KunneAutrans, 6-7 juin 2005 polaris g 1 p (Q 2 ) non polaris - F 2 p (Q 2 ) Besoin de donnes plus prcises de g 1 (x,Q 2 ) et meilleure couverture en x et Q 2 G & quations volution de g 1
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  • F.KunneAutrans, 6-7 juin 2005 Collaboration COMPASS au CERN Common Muon and Proton Apparatus for Structure and Spectroscopy Saclay : 11 physiciens +2 postdocs+ 2 doctorants Bielefeld, Bochum, Bonn (ISKP, PI), Burdwan and Calcutta, CERN, Dubna, Erlangen, Freiburg, Heidelberg, Helsinki, Lisbon, Mainz, Moscow (INR, LPI, MSU), Munich (LMU, TU), Nagoya, Prague, Protvino, CEA Saclay, Tel Aviv, Torino (Univ., INFN), Trieste (Univ.,INFN), Warsaw (SINS, TU) 220 physiciens, 26 instituts
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  • F.KunneAutrans, 6-7 juin 2005 DIS inclusif Asymtrie spin longitudinal Fonction structure en spin g 1 deuton Mesure la plus prcise 0.004 < x < 0.03 Nouveau fit NLO QCD, prcision sur a 0 amliore facteur 2 (Q 2 = 4 GeV 2 ) Nouvelles donnes COMPASS: PLB 612 (2005) 154 = 0.24 0.02 (0.20 0.04 sans donnes COMPASS)
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  • F.KunneAutrans, 6-7 juin 2005 Dtermination de G/G Fusion photon gluon charme c D 0 K signal non ambig de charme statistique limite: nb BR, identification kaon hadrons grand p T q q h + h - bonne statistique interprtation plus complique
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  • F.KunneAutrans, 6-7 juin 2005 - G/G - paires de hadrons grand p T h h Leading process h h Gluon radiation h h Photon Gluon Fusion (PGF) Q 2 > 1 GeV/c 2 rsultat 2002-2003: PGF ~ 33 % G/G = 0.06 0.31 (stat) 0.06 (syst) ~ 0.13
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  • F.KunneAutrans, 6-7 juin 2005 Q 2 < 1 GeV/c 2, bruit de fond additionnel Q 2 < 1 10 fois plus de donnes, mais incertitude supplmentaire: structure en spin du photon rsolu MC simul PYTHIA PGF + + + partie perturbative : calculable partie non-perturbative: scenarios VMD min/max G/G = 0.024 0.089 (stat) 0.057 (syst)
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  • F.KunneAutrans, 6-7 juin 2005 G/G - Rsultat COMPASS Donnes COMPASS 2002-2003 Courbes: analyses QCD xG G AAC00 1.2 BB02 (Bluemlein,B) 1.1 GRSV00 (Gluck, Reya) 1.0 LSS01 (Leader,) 0.6
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  • F.KunneAutrans, 6-7 juin 2005 Mesures semi-inclusives u, d, s Trs prometteur, en particulier pour s ! Donnes petit x essentielles, accessibles seulement COMPASS. p X
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  • F.KunneAutrans, 6-7 juin 2005 Transversit h 1 q (x,Q 2 ) 3 fonctions de structure pour dcrire le spin du nuclon au LO. toutes dgale importance ! cible polarise transversalement mesure semi-inclusive F 2 (x) g 1 (x) h 1 (x) T q(x) pas mesurable dans DIS inclusif: renversement dhelicit
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  • F.KunneAutrans, 6-7 juin 2005 3 mthodes explores COMPASS: 1) Mesure polarisation transverse 2) Dpendance azimutale du plan contenant leading et next to leading hadrons 3) Asymtrie de Collins leading hadron h S (S) = azimut du spin du quark fragmentant avant (aprs) diffusion h = azimut hadron h Transversit h 1 q (x,Q 2 ) C = h + S A Collins = A 0 A 1 sin( C )
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  • F.KunneAutrans, 6-7 juin 2005 Intrinsic k T dependence of the quark distribution Sivers spin-dependent part for hadronisation of a transversely polarised quark q into a hadron h Collins Distributions transverses
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  • F.KunneAutrans, 6-7 juin 2005 Transversit rsultats deuton COMPASS 2002 PRL 94 (2005) 202002 proton HERMES Projections proton COMPASS 2006 A Sivers A Collins xz x COMPASS : nergie +lve, x + petit Compatible avec 0 Compensation p-n ? HERMES A Collins negative A Sivers positive h+h+ h+ PRL 94 (2005) 012002
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  • F.KunneAutrans, 6-7 juin 2005 Motivation: candidats pentaquarks (ou -- ) vus par exp.NA49 COMPASS : bonne statistique de baryon (18000 , 11000 + ) donnes 2002/3 Recherche rsonance (1860) p (1530) + uudds (1860) -- ddssu Recherche pentaquark (1860)
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  • F.KunneAutrans, 6-7 juin 2005 Recherche pentaquark (1860) Comparaison comptages Paires signe oppos: (1530) 0 +, 1700 and 920 evts Paires mme signe: nb.evts 2010
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  • F.KunneAutrans, 6-7 juin 2005 E=190, 100GeV lumi x 2 lumi x 5 + H1 / ZEUS dpendance Q 2 factorisation
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  • F.KunneAutrans, 6-7 juin 2005 meson pp GPDs ** x + x - t = 2 L 1/Q 6 hard soft vector mesons pseudo-scalar mesons ,, , ,,... Hard exclusive meson production 1/Q 4 Production de exclusifs COMPASS * p p Muons polariss et charges opposes Grand domaine en Q 2 Domaine x BJ ~ 0.1 Atouts de COMPASS pour GPDs:
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  • F.KunneAutrans, 6-7 juin 2005 Rsultats de physique - muons G/G hadrons grands p T (+charme D 0 venir) DIS inclusif A 1 d DIS semi-inclusif : s analyse en cours Asymtries Collins et Sivert h + et h - Production excl. de 0, Msons, J/, hyprons Cible polarise longitudinalement Cible polarise transversalement Autres produits
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  • F.KunneAutrans, 6-7 juin 2005 Futur -2006 : - G /G canal D 0 - G /G canal D 0 - spin transverse, cible p - spin transverse, cible p > 2007 : faisceau hadrons > 2010 : COMPASS bien plac pour mesurer GPDs
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  • F.KunneAutrans, 6-7 juin 2005 Programme hadrons: faisceaux, K 100-300GeV Polarisabilits pion et kaon Spectroscopie msons lgers Recherche excitations gluoniques (glueballs), et exotiques (hybrids) Prod. diffractive cible H 2 40cm Echange Prod. centrale diff pomeron-pomeron Recherche tats f 0 (1370-1500-1710) et f 2 (1900) vus par WA102
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  • F.KunneAutrans, 6-7 juin 2005 Spectroscopie baryons charms excits Recherche baryons doublement charms cc-system vu par SELEX tats troits excits D et D s
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  • F.KunneAutrans, 6-7 juin 2005 G/G - charme c D 0 K c D* D 0 s K s Dtection :, K Masse invariante K c c 1274 D 0 S/B = 0.9 M K M D (2002+2003)
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  • F.KunneAutrans, 6-7 juin 2005 Analyses globales QCD NLO de g 1 (x,Q 2 ) : u v (x) et d v (x) bien contraints mais pas G(x) ! forme et intgrale indtermines. J.Blumlein & H.Bottcher Q 0 2 = 4 GeV 2 Dtermination indirecte de G
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  • F.KunneAutrans, 6-7 juin 2005 Ex: DVCS Asymtrie Beam Charge ''Beam Charge'' Asym Model 2 (Goeke et al.) partons grand x au cur du nuclon; partons petits x la priphrie. Model 1: H(x,,t) ~ q(x) F(t) stat. pour 150 jours (2/18 de lensemble des donnes) x=0.05 x=0.10 Sensible au terme interfrence VCS-BH