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The quest to understand how the nucleon spin is decomposed into its constituent quark and gluon spin and orbital angular momentum (OAM) components has been at the forefront of nuclear physics for decades. Due to the non-perturbative nature of Quantum Chromodynamics (QCD) - the theory describing how quarks and gluons bind together to form protons and neutrons - making absolute predictions of nucleon spin structure is generally difficult, especially as a function of its quark and gluon longitudinal momentum fraction x. Measurements involving nucleon spin structure serve as a sensitive test for QCD, including ab-initio lattice QCD calculations due to the advent of the quasi-PDF formalism, and various predictions that diverge at large-x. The neutron spin asymmetry A1n at high-x is a key observable for probing nucleon spin structure. In the valence domain (x > 0.5), sea effects are expected to be negligible, and so the total nucleon spin is considered to be carried by the valence quarks. The valence region can therefore enable us to study the role of quark OAM and other non-perturbative effects of the strong force. A1^n was measured in the deep inelastic scattering region of 0.40 < x < 0.75 and 6 < Q^2 < 10 GeV^2 in Hall C at Jefferson Lab using a 10.4 GeV longitudinally polarized electron beam, upgraded polarized He-3 target, and the High Momentum Spectrometer (HMS) and Super High Momentum Spectrometer (SHMS). E12-06-110 provides the first precision data in the valence quark region above x = 0.60, and its preliminary results proved consistent with earlier data disqualifying a pQCD model that excluded quark OAM. Combined with previous world proton data, the ratio of the polarized-to-unpolarized up quark momentum distribution (∆u + ∆anti-u)/(u + anti-u) remained positive at large-x, and the down quark (∆d + ∆anti-d)/(d + anti-d) remained negative.

Artificial intelligence is used massively in numerous applications, especially since the rise of deep learning techniques. However, some of these applications require a careful study and validation of the inducted model functioning. Considering experimental physics, the performances of the models on real data must be known and controlled, and their functioning explained to enable a validation via peer review. In the particular case of the CLAS12 experiment at Jefferson Laboratory, an electron beam is sent onto a proton target to probe its inner structure. To access certain structure functions of the proton, a subset of the collected data must be selected corresponding to an exclusive interaction: deeply virtual Compton scattering. This thesis focuses on this event selection. To improve the classical physics analysis, an approach exploiting intrinsically interpretable machine learning models, also called transparent models, is proposed. In this way, the functioning of the model is understood more easily and the selection errors are minimized and controlled.; L’intelligence artificielle rencontre un succès indéniable dans de nombreuses applications, surtout depuis l’essor de l’apprentissage profond. Cependant, certaines de ces applications nécessitent une étude et une validation du raisonnement du modèle induit. C’est le cas en physique expérimentale : les performances des modèles sur les données réelles doivent être connues et maîtrisées, et leur raisonnement expliqué afin de permettre une validation par les pairs. Dans le cas particulier de l’expérience CLAS12 au Jefferson Laboratory, un faisceau d’électrons est envoyé sur une cible de protons afin d’en sonder la structure interne. Pour pouvoir accéder à certaines fonctions de structure du proton, un sous-ensemble des données récoltées doit être isolé correspondant à une réaction exclusive : la diffusion Compton profondément virtuelle. C’est sur la sélection de ces événements que porte cette thèse. Pour améliorer les techniques classiques d’analyse en physique, une approche utilisant des modèles de machine learning intrinsèquement interprétables, dits également transparents, est proposée. De cette façon, le fonctionnement du modèle peut être plus facilement compris et les erreurs de sélection maîtrisées et minimisées.

The subject of this thesis is the analysisof dielectron (e⁺e⁻) production channels produced in pion induced reactions with the High Acceptance Di-Electron Spectrometer (HADES) at a center of mass energy close to 1.5 GeV, where baryon resonances in the second resonance region (N(1440), N(1520),...) can be excited. The objective is to bring information on electromagnetic baryon transitions in an unexplored kinematic region, where vector mesons (ρ, w) are expected to play an important role. These measurements can also be used as a reference for studies of in-medium e⁺e⁻ production, investigating the modifications of the ρ meson spectral function. The document begins with a presentation of the results already obtained by the HADES collaboration concerning dielectron production. Then the different steps of the data analysis are presented, with a focus on the electron identification. For this purpose a careful study on how to tune in simulation the response of the RICH detector, fundamental for the discrimination between pions and electrons, is performed. The extraction of the signal for dielectron production is then discussed, together with the problem of subtracting the carbon contribution from the polyethylene target to study pion-nucleon interactions. The existing tools for the interpretation of the data are then presented.In addition to existing models for the π⁻ρ →ne⁺e⁻ reaction, the results of Partial Wave analysis of then γn→ π⁻ρ reaction as well as for π⁻ρ →2 πN channels can be used.The e⁺e⁻ invariant mass distribution shows a clear enhancement with respect to a production by point like baryons, and confirms the significant role of off shell ρ mesons in electromagnetic form factors in this kinematic range. Results of the analysis of the angular distributions using the framework of the spin density matrix are also compared to a theoretical model based on several resonance contributions. This demonstrates the additional information provided by angular distributions to extract information on electromagnetic structure of baryon transitions. This analysis is used to motivate further experiments to study electomagnetic transitions involving non-strange baryons.; Le sujet de cette thèse est l’analyse de la production de di-électrons dans des réactions induites par des pions avec le détecteur HADES a une énergie dans le centre de masse proche de 1.5 GeV, dans lesquelles des résonances baryoniques dans la deuxième région de résonances (N(1440), N(1520),..) peuvent être excitées. L’objectif est d’obtenir des informations sur les transitions électromagnétiques dans une région inexplorée cinématiquement, où l’on s’attend à ce que les mésons vecteurs jouent un rôle important. Ces mesures peuvent aussi être utilisées comme référence pour les études de production de paires e⁺e⁻ dans la matière hadronique visant à explorer les modifications de la fonction spectrale du ρ. Le document commence par une présentation des résultats déjà obtenus par la collaboration HADES pour la production de di- électrons. Suit une description de l’expérience HADES et de la ligne de faisceau de pions. Les différentes étapes de l’analyse sont ensuite présentées, en insistant sur l’identification des électrons. Une étude détaillée de l’ajustement de la réponse du détecteur RICH, qui est crucial pour la discrimination entre électrons et pions est réalisée. Puis, l’extraction du signal de production de di-électrons, ainsi que les problèmes de soustraction de la contribution de noyaux de carbone pour étudier les interactions pion-nucléon. Les outils existants pour l’interprétation des données sont ensuite introduits. En plus des modèles existants pour la réaction π⁻ρ →ne⁺e⁻, les résultats de l’analyse en ondes partielles des canaux 2πN peuvent être utilisés. La distribution de la masse invariante des paires e⁺e⁻ présente un excès par rapport à la production attendue pour des baryons ponctuels, ce qui confirme le rôle important de mésons _ hors-couche dans les facteurs de forme de transition électromagnétique dans ce domaine cinématique. Les résultats de l’analyse des distributions angulaires en utilisant le formalisme de la matrice densité sont aussi comparés`a un modèle théorique basé sur les contributions de plusieurs résonances. Cette comparaison montre que les distributions angulaires apportent des informations supplémentaires sur la structure des transitions baryoniques électromagnétiques. Cette analyse est utilisée pour motiver des expériences futures pour étudier les transitions électromagnétiques mettant enjeu des baryons non-étranges.

International audience; We describe offline event reconstruction for the CEBAF Large Acceptance Spectrometer at 12 GeV (CLAS12), including an overview of the offline reconstruction framework and software tools, a description of the algorithms developed for the individual detector subsystems, and the overall approach for charged and neutral particle identification. We also present the scheme for data processing and the code management procedures.

The subject of this thesis is the analysis of the pp->ppπ⁺π⁻ reaction measured at a beam energy of 3.5 GeV with the High Acceptance Di-Electron Spectrometer (HADES) at GSI. The aim is to provide additional information on the production of a pion and a kaon measured by HADES for the excitation of a resonance as well as new results for the production of two resonances and the ρ meson production. Such information is important, in particular, for the interpretation of the di-electron spectra measured by the HADES collaboration. The extraction of the signal for pp->ppπ⁺π⁻ production is based on the detection of one proton, one π⁺ and one π⁻ in the HADES detector and the calculation of the missing mass. Statistical errors are negligible and systematic errors are mainly due to the efficiency corrections which are based on simulations and to normalization. A simple model based on PLUTO event generator was built for the interpretation of the data, by including three main types of contributions: the production of one resonance decaying into pπ⁺π⁻ and the excitation of two resonances, decaying respectively into pπ⁺ and pπ⁻ and the direct ρ production. A fitting procedure is developed, using as constraint the information obtained for the single resonance excitation from one pion and one kaon production data. The contribution of the ρ meson was also extracted after applying necessary kinematical cuts. Among all the identified contributions, the main ones are the double Δ(1232) excitation and the N(1520) excitation. A Lagrangian model was developed for these two contributions, the calculations give a similar result to the simple model and predict a negligible interferences effect. Finally, the confrontation of the experimental results to the predictions of existing theoretical models shows the necessity to take into account these new data for the description of mesons and di-electron production in nuclear collisions above 1.5 GeV/nucleus.; Le sujet de cette thèse est l’analyse de la réaction pp->ppπ⁺π⁻ mesurée à une énergie de faisceau de 3,5 GeV avec le spectromètre HADES à GSI. L’objectif est d’apporter des informations complémentaires à la production d'un pion et d'un kaon mesurés par HADES pour l'excitation d'une résonance ainsi que des résultats tout nouveaux pour la production de deux résonances et pour la production du méson ρ. Ces informations sont particulièrement importantes pour l'interprétation des spectres de di-électrons également mesurés par la collaboration HADES. L'extraction du signal pour la production de pp->ppπ⁺π⁻ est basée sur la détection d'un proton, un π⁺ et un π⁻ dans le détecteur HADES et sur le calcul de la masse manquante. Les erreurs statistiques sont négligeables et les erreurs systématiques sont principalement dues aux corrections d’efficacité basées sur des simulations et à la normalisation. Un modèle simple basé sur le générateur d’évènements PLUTO a été construit pour l'interprétation des données en incluant trois types de contributions: la production d’une résonance décroissant en pπ⁺π⁻ et l’excitation de deux résonances décroissant respectivement en pπ⁺ et pπ⁻ et la production directe du méson ρ. Une procédure de fit est développée en utilisant comme contraintes pour l'excitation baryonique simple les résultats obtenus pour la production d'un pion et d'un kaon. La contribution du méson ρ a été également extraite après l’application des coupures cinématiques nécessaires et le rôle des résonances baryoniques dans cette production est discuté. Parmi toutes les contributions identifiées, les principales sont la double excitation de Δ(1232) et la simple excitation de N(1520). Un modèle de Lagrangien a été mis au point pour ces deux contributions, les calculs donnent un résultat assez proche du modèle simple et prédisent un effet des interférences très faible. Finalement, la confrontation des résultats expérimentaux aux prédictions de modèles théoriques existants montre la nécessité de prendre en compte ces nouvelles données pour la description de la production de mésons et de di-électrons dans les collisions nucléaires au-delà de 1.5 GeV/nucléon.

The subject of this thesis is the analysis of the pp->ppπ⁺π⁻ reaction measured at a beam energy of 3.5 GeV with the High Acceptance Di-Electron Spectrometer (HADES) at GSI. The aim is to provide additional information on the production of a pion and a kaon measured by HADES for the excitation of a resonance as well as new results for the production of two resonances and the ρ meson production. Such information is important, in particular, for the interpretation of the di-electron spectra measured by the HADES collaboration. The extraction of the signal for pp->ppπ⁺π⁻ production is based on the detection of one proton, one π⁺ and one π⁻ in the HADES detector and the calculation of the missing mass. Statistical errors are negligible and systematic errors are mainly due to the efficiency corrections which are based on simulations and to normalization. A simple model based on PLUTO event generator was built for the interpretation of the data, by including three main types of contributions: the production of one resonance decaying into pπ⁺π⁻ and the excitation of two resonances, decaying respectively into pπ⁺ and pπ⁻ and the direct ρ production. A fitting procedure is developed, using as constraint the information obtained for the single resonance excitation from one pion and one kaon production data. The contribution of the ρ meson was also extracted after applying necessary kinematical cuts. Among all the identified contributions, the main ones are the double Δ(1232) excitation and the N(1520) excitation. A Lagrangian model was developed for these two contributions, the calculations give a similar result to the simple model and predict a negligible interferences effect. Finally, the confrontation of the experimental results to the predictions of existing theoretical models shows the necessity to take into account these new data for the description of mesons and di-electron production in nuclear collisions above 1.5 GeV/nucleus.; Le sujet de cette thèse est l’analyse de la réaction pp->ppπ⁺π⁻ mesurée à une énergie de faisceau de 3,5 GeV avec le spectromètre HADES à GSI. L’objectif est d’apporter des informations complémentaires à la production d'un pion et d'un kaon mesurés par HADES pour l'excitation d'une résonance ainsi que des résultats tout nouveaux pour la production de deux résonances et pour la production du méson ρ. Ces informations sont particulièrement importantes pour l'interprétation des spectres de di-électrons également mesurés par la collaboration HADES. L'extraction du signal pour la production de pp->ppπ⁺π⁻ est basée sur la détection d'un proton, un π⁺ et un π⁻ dans le détecteur HADES et sur le calcul de la masse manquante. Les erreurs statistiques sont négligeables et les erreurs systématiques sont principalement dues aux corrections d’efficacité basées sur des simulations et à la normalisation. Un modèle simple basé sur le générateur d’évènements PLUTO a été construit pour l'interprétation des données en incluant trois types de contributions: la production d’une résonance décroissant en pπ⁺π⁻ et l’excitation de deux résonances décroissant respectivement en pπ⁺ et pπ⁻ et la production directe du méson ρ. Une procédure de fit est développée en utilisant comme contraintes pour l'excitation baryonique simple les résultats obtenus pour la production d'un pion et d'un kaon. La contribution du méson ρ a été également extraite après l’application des coupures cinématiques nécessaires et le rôle des résonances baryoniques dans cette production est discuté. Parmi toutes les contributions identifiées, les principales sont la double excitation de Δ(1232) et la simple excitation de N(1520). Un modèle de Lagrangien a été mis au point pour ces deux contributions, les calculs donnent un résultat assez proche du modèle simple et prédisent un effet des interférences très faible. Finalement, la confrontation des résultats expérimentaux aux prédictions de modèles théoriques existants montre la nécessité de prendre en compte ces nouvelles données pour la description de la production de mésons et de di-électrons dans les collisions nucléaires au-delà de 1.5 GeV/nucléon.

Includes bibliographical references (p. 150-174). Number of sources in the bibliography: 251 Thesis (Ph. D.) -- University of Cyprus, Faculty of Pure and Applied Sciences, Department of Physics, May 2019. The University of Cyprus Library holds the printed form of the thesis. Στην παρούσα διατριβή, παρουσιάζεται ένας αριθμός από διαταρακτικούς υπολογισμούς που αφορούν την επανακανονικοποίηση διάφορων τοπικών και μη τοπικών αδρονικών τελεστών, όπως επίσης την επανακανονικοποίηση άλλων θεμελιωδών ποσοτήτων της Κβαντικής Χρωμοδυναμικής, για παράδειγμα της ισχυρούς σταθεράς σύζευξης. Οι περισσότεροι από αυτούς τους υπολογισμούς έχουν πραγματοποιηθεί στο φορμαλισμό της Θεωρίας Πεδίων στο Πλέγμα, χρησιμοποιώντας μια μεγάλη οικογένεια βελτιωμένων διακριτοποιημένων δράσεων, οι οποίες εφαρμόζονται ευρέως σε αριθμητικές προσομοιώσεις από μεγάλες διεθνείς ομάδες (π.χ. ETMC, QCDSF, Wuppertal-Budapest Collaboration). Οι υπολογισμοί είναι οι ακόλουθοι: Η μελέτη ενός βρόχου στην θεωρία διαταραχών της επανακανονικοποίησης και μίξης μη τοπικών φερμιονικών τελεστών, που περιλαμβάνουν μία ευθεία γραμμή Wilson (straight Wilson line), χρησιμοποιώντας διαστατική ομαλοποίηση της θεωρίας και στην παρουσία μη μηδενικών μαζών των κουάρκ. Τέτοιοι τελεστές εμφανίζονται σε μία καινούργια, πολλά υποσχόμενη προσέγγιση για τον υπολογισμό παρτονικών κατανομών στο πλέγμα. Ο υπολογισμός ενός βρόχου στην θεωρία διαταραχών των συναρτήσεων επανακανονικοποίησης και συντελεστών μίξης μη τοπικών φερμιονικών τελεστών, που περιλαμβάνουν μία γραμμή Wilson σχήματος staple (staple-shaped Wilson line), χρησιμοποιώντας διαστατική ομαλοποίηση και ομαλοποίηση στο πλέγμα (φερμιόνια τύπου Wilson/clover και γκλουόνια τύπου Symanzik-improved). Η εργασία αυτή σχετίζεται με τις μη διαταρακτικές μελέτες παρτονικών κατανομών που εξαρτώνται από την εγκάρσια ορμή των παρτονίων. Η γενίκευση της διαταρακτικής μας μελέτης στο πλέγμα για μη τοπικούς φερμιονικούς τελεστές, που περιλαμβάνουν μια γραμμή Wilson (Wilson line) με ένα αυθαίρετο αριθμό από γωνιώδη σημεία. Η υπό εξέλιξη μελέτη διορθώσεων ανώτερης τάξης στους συντελεστές μετατροπής από το RI' σχήμα επανακανονικοποίησης στο MS-bar. Ο υπολογισμός αφορά μη τοπικούς τελεστές με μία ευθεία γραμμη Wilson (straight Wilson line). Ο υπολογισμός δύο βρόχων στην θεωρία διαταραχών της διαφοράς μεταξύ των συντελεστών επανακανονικοποίησης των μονήρων και μη μονήρων ως προς τη γεύση διγραμμικών φερμιονικών τελεστών, χρησιμοποιώντας την εξής βελτιωμένη δράση: γκλουόνια τύπου Symanzik και φερμιόνια τύπου staggered με διπλά ``εύσωμους'' (stout-smeared) γκλουονικούς συνδέσμους (links). Τα αποτελέσματά μας μπορούν να συνδυαστούν με δεδομένα από προσομοιώσεις προκειμένου να ληφθεί μια μη διαταρακτική εκτίμηση των συντελεστών επανακανονικοποίησης για τους μονήρεις τελεστές. Ο υπό εξέλιξη υπολογισμός του συντελεστή τριών βρόχων της συνάρτησης β στο πλέγμα, χρησιμοποιώντας την εξής βελτιωμένη δράση: γκλουόνια τύπου Symanzik και φερμιόνια με εύσωμους (stout-smeared) γκλουονικούς συνδέσμους (links). Τα αποτελέσματά μας μπορούν να συνδυαστούν με εκτεταμένες προσομοιώσεις προκειμένου να προσεγγίσουμε την επανακανονικοποιημένη σταθερά σύζευξης στο σχήμα ''Wilson flow'', η οποία επί του παρόντος τυγχάνει ενεργούς διερεύνησης από έναν αριθμό ερευνητικών ομάδων. In this Thesis, we present a number of perturbative calculations regarding the renormalization of several local and nonlocal hadron operators, as well as the renormalization of other fundamental quantities of Quantum Chromodynamics, such as the strong running coupling. Most of our computations have been performed in the context of Lattice Field Theory using a large family of improved lattice actions, which are currently employed in numerical simulations by major international groups (e.g. ETMC, QCDSF, Wuppertal-Budapest Collaboration). The calculations are the following: The one-loop study of renormalization and mixing of nonlocal straight Wilson-line operators in dimensional regularization and in the presence of nonzero quark masses. These operators are relevant to a novel and very promising approach for calculating parton distribution functions on the lattice. The one-loop calculation of the renormalization factors and mixing coefficients of nonlocal staple-shaped Wilson-line operators, in both continuum (dimensional regularization) and lattice regularizations (Wilson/clover fermions and Symanzik-improved gluons). Our work is relevant to the nonperturbative investigations of transverse momentum-dependent distribution functions on the lattice. The extension of our perturbative study to general Wilson-line lattice operators with an arbitrary number of cusps. The ongoing study of higher-loop contributions to the conversion factors between the RI' and the MS-bar schemes for the straight Wilson-line operators. The two-loop computation of the difference between the renormalization factors of flavor singlet and nonsinglet bilinear quark operators, using Symanzik improved gluons and staggered fermions with twice stout-smeared links. Our results can be combined with nonperturbative data in order to estimate the nonperturbative renormalization factors for the singlet operators. The ongoing calculation of the three-loop coefficient of the lattice beta-function, using Symanzik improved gluons and stout-smeared fermions. Our results can be combined with extensive simulations in order to make contact with the renormalized coupling in the ''Wilson flow'' renormalization scheme, which is being very actively investigated by a number of groups at present.

The subject of this thesis is the analysisof dielectron (e⁺e⁻) production channels produced in pion induced reactions with the High Acceptance Di-Electron Spectrometer (HADES) at a center of mass energy close to 1.5 GeV, where baryon resonances in the second resonance region (N(1440), N(1520),...) can be excited. The objective is to bring information on electromagnetic baryon transitions in an unexplored kinematic region, where vector mesons (ρ, w) are expected to play an important role. These measurements can also be used as a reference for studies of in-medium e⁺e⁻ production, investigating the modifications of the ρ meson spectral function. The document begins with a presentation of the results already obtained by the HADES collaboration concerning dielectron production. Then the different steps of the data analysis are presented, with a focus on the electron identification. For this purpose a careful study on how to tune in simulation the response of the RICH detector, fundamental for the discrimination between pions and electrons, is performed. The extraction of the signal for dielectron production is then discussed, together with the problem of subtracting the carbon contribution from the polyethylene target to study pion-nucleon interactions. The existing tools for the interpretation of the data are then presented.In addition to existing models for the π⁻ρ →ne⁺e⁻ reaction, the results of Partial Wave analysis of then γn→ π⁻ρ reaction as well as for π⁻ρ →2 πN channels can be used.The e⁺e⁻ invariant mass distribution shows a clear enhancement with respect to a production by point like baryons, and confirms the significant role of off shell ρ mesons in electromagnetic form factors in this kinematic range. Results of the analysis of the angular distributions using the framework of the spin density matrix are also compared to a theoretical model based on several resonance contributions. This demonstrates the additional information provided by angular distributions to extract information on electromagnetic structure of baryon transitions. This analysis is used to motivate further experiments to study electomagnetic transitions involving non-strange baryons.; Le sujet de cette thèse est l’analyse de la production de di-électrons dans des réactions induites par des pions avec le détecteur HADES a une énergie dans le centre de masse proche de 1.5 GeV, dans lesquelles des résonances baryoniques dans la deuxième région de résonances (N(1440), N(1520),..) peuvent être excitées. L’objectif est d’obtenir des informations sur les transitions électromagnétiques dans une région inexplorée cinématiquement, où l’on s’attend à ce que les mésons vecteurs jouent un rôle important. Ces mesures peuvent aussi être utilisées comme référence pour les études de production de paires e⁺e⁻ dans la matière hadronique visant à explorer les modifications de la fonction spectrale du ρ. Le document commence par une présentation des résultats déjà obtenus par la collaboration HADES pour la production de di- électrons. Suit une description de l’expérience HADES et de la ligne de faisceau de pions. Les différentes étapes de l’analyse sont ensuite présentées, en insistant sur l’identification des électrons. Une étude détaillée de l’ajustement de la réponse du détecteur RICH, qui est crucial pour la discrimination entre électrons et pions est réalisée. Puis, l’extraction du signal de production de di-électrons, ainsi que les problèmes de soustraction de la contribution de noyaux de carbone pour étudier les interactions pion-nucléon. Les outils existants pour l’interprétation des données sont ensuite introduits. En plus des modèles existants pour la réaction π⁻ρ →ne⁺e⁻, les résultats de l’analyse en ondes partielles des canaux 2πN peuvent être utilisés. La distribution de la masse invariante des paires e⁺e⁻ présente un excès par rapport à la production attendue pour des baryons ponctuels, ce qui confirme le rôle important de mésons _ hors-couche dans les facteurs de forme de transition électromagnétique dans ce domaine cinématique. Les résultats de l’analyse des distributions angulaires en utilisant le formalisme de la matrice densité sont aussi comparés`a un modèle théorique basé sur les contributions de plusieurs résonances. Cette comparaison montre que les distributions angulaires apportent des informations supplémentaires sur la structure des transitions baryoniques électromagnétiques. Cette analyse est utilisée pour motiver des expériences futures pour étudier les transitions électromagnétiques mettant enjeu des baryons non-étranges.

Introduced in the mid 90’s, Generalized Parton Distributions (GPDs) are now a key element in the study of the nucleon internal structure. GPDs are a generalization of Form Factors and Parton Distribution Functions. They encapsulate both spatial and momentum distributions of partons inside a nucleon, allowing to perform its three-dimensional tomography. Furthermore, they allow to derive the total orbital angular momentum of quarks through the Ji sum rule, which is a crucial point to unravel the nucleon spin structure. By providing a more complete description of hadrons in terms of quarks and gluons, a deeper understanding of Quantum Chromodynamics can be reached.GPDs are experimentally accessible through deeply exclusive electro-production processes, and one of the simplest channels available is Deeply Virtual Compton Scattering (DVCS). A worldwide experimental program was started in the early 2000’s to extract these GPDs. The DVCS experiment E12-06-114 performed at Jefferson Laboratory Hall A (Virginia, USA) between 2014 and 2016, is encompassed in this program. The aim of this experiment is to extract with high precision the DVCS helicity-dependent cross sections as a function of the momentum transfer Q², for fixed values of the Bjorken variable xBj, on a proton target. The recent upgrade of the accelerator facility to 12 GeV allows to cover a larger Q² range than in previous measurements and probe yet unexplored kinematic regions, while the polarized electron beam allows the separation of the contributions from the real and imaginary parts of the DVCS amplitude to the total cross section. In this document, a brief summary of the worldwide experimental program for the study of GPDs will be provided, followed by a description of the E12-06-114 apparatus and data analysis. Finally, the results of the unpolarized and polarized cross-section measurements are presented and compared to a few selected models.; Introduites au milieu des années 90, les Distributions Généralisées de Partons (GPD) sont aujourd'hui un élément clé dans l'étude de la structure interne du nucléon. Les GPD sont la généralisation des Facteurs de Forme et des Fonctions de Distribution de Partons. Elles englobent la distribution spatiale et la distribution en impulsion des partons à l'intérieur du nucléon, ce qui permet d'en effectuer une tomographie en trois dimensions. De plus, elles permettent d'obtenir le moment orbital angulaire total des quarks grâce à la règle de somme de Ji, ce qui est un élément crucial dans l'élucidation de l'énigme de la structure en spin du nucléon. En décrivant de manière plus complète la structure des hadrons en termes de quarks et gluons, il est possible d'approfondir notre compréhension de la Chromodynamique Quantique. Les GPD sont accessibles expérimentalement à travers les processus d'électro-production exclusifs profonds, et l'un des canaux les plus simples est la Diffusion Compton Profondément Virtuelle (DVCS). Un programme expérimental mondial a été lancé au début des années 2000 afin d'extraire ces GPD. L'expérience DVCS E12-06-114 qui a été effectuée dans le Hall A du Jefferson Laboratory (Virginie, Etats-Unis) entre 2014 et 2016 est incluse dans ce programme. Le but de cette expérience est de mesurer avec grande précision la section efficace DVCS dépendante de l'hélicité en fonction du transfert d'impulsion Q², pour des valeurs fixes de la variable de Bjorken xBj, sur une cible de proton. La récente amélioration à 12 GeV de l'accélérateur permet d'obtenir un bras de levier en Q² plus important que lors des expériences précédentes et de sonder des régions cinématiques encore inexplorées, tandis que le faisceau polarisé d'électrons permet de séparer les contributions des parties réelles et imaginaires de l'amplitude DVCS à la section efficace totale. Dans ce document, un bref résumé du programme expérimental mondial sur l'étude des GPD va être fourni, suivi par la description de l'appareillage et l'analyse des données de l'expérience E12-06-114. Enfin, les résultats des mesures de sections efficaces polarisées et non-polarisées sont présentés et comparés à une sélection de modèles.

A formalism for the evaluation of the intensity of photon and gluon bremsstrahlung in QED and QCD condensed media is presented which considers general interactions beyond the Fokker-Planck approximation, the angular distribution of the final particles and admits finite or structured target calculations. The Fokker-Planck results of Migdal/Zakharov and the BDMPS group are recovered under the adequate approximations as particular cases. Weinberg's soft photon theorem is shown to saturate the LPM suppression in the soft regime. The angle integrated intensity under realistic screened interactions is always larger than the Fokker-Planck evaluation and the changes can not be accounted for by a single definition of the medium transport

Introduced in the mid 90’s, Generalized Parton Distributions (GPDs) are now a key element in the study of the nucleon internal structure. GPDs are a generalization of Form Factors and Parton Distribution Functions. They encapsulate both spatial and momentum distributions of partons inside a nucleon, allowing to perform its three-dimensional tomography. Furthermore, they allow to derive the total orbital angular momentum of quarks through the Ji sum rule, which is a crucial point to unravel the nucleon spin structure. By providing a more complete description of hadrons in terms of quarks and gluons, a deeper understanding of Quantum Chromodynamics can be reached.GPDs are experimentally accessible through deeply exclusive electro-production processes, and one of the simplest channels available is Deeply Virtual Compton Scattering (DVCS). A worldwide experimental program was started in the early 2000’s to extract these GPDs. The DVCS experiment E12-06-114 performed at Jefferson Laboratory Hall A (Virginia, USA) between 2014 and 2016, is encompassed in this program. The aim of this experiment is to extract with high precision the DVCS helicity-dependent cross sections as a function of the momentum transfer Q², for fixed values of the Bjorken variable xBj, on a proton target. The recent upgrade of the accelerator facility to 12 GeV allows to cover a larger Q² range than in previous measurements and probe yet unexplored kinematic regions, while the polarized electron beam allows the separation of the contributions from the real and imaginary parts of the DVCS amplitude to the total cross section. In this document, a brief summary of the worldwide experimental program for the study of GPDs will be provided, followed by a description of the E12-06-114 apparatus and data analysis. Finally, the results of the unpolarized and polarized cross-section measurements are presented and compared to a few selected models., Introduites au milieu des années 90, les Distributions Généralisées de Partons (GPD) sont aujourd'hui un élément clé dans l'étude de la structure interne du nucléon. Les GPD sont la généralisation des Facteurs de Forme et des Fonctions de Distribution de Partons. Elles englobent la distribution spatiale et la distribution en impulsion des partons à l'intérieur du nucléon, ce qui permet d'en effectuer une tomographie en trois dimensions. De plus, elles permettent d'obtenir le moment orbital angulaire total des quarks grâce à la règle de somme de Ji, ce qui est un élément crucial dans l'élucidation de l'énigme de la structure en spin du nucléon. En décrivant de manière plus complète la structure des hadrons en termes de quarks et gluons, il est possible d'approfondir notre compréhension de la Chromodynamique Quantique. Les GPD sont accessibles expérimentalement à travers les processus d'électro-production exclusifs profonds, et l'un des canaux les plus simples est la Diffusion Compton Profondément Virtuelle (DVCS). Un programme expérimental mondial a été lancé au début des années 2000 afin d'extraire ces GPD. L'expérience DVCS E12-06-114 qui a été effectuée dans le Hall A du Jefferson Laboratory (Virginie, Etats-Unis) entre 2014 et 2016 est incluse dans ce programme. Le but de cette expérience est de mesurer avec grande précision la section efficace DVCS dépendante de l'hélicité en fonction du transfert d'impulsion Q², pour des valeurs fixes de la variable de Bjorken xBj, sur une cible de proton. La récente amélioration à 12 GeV de l'accélérateur permet d'obtenir un bras de levier en Q² plus important que lors des expériences précédentes et de sonder des régions cinématiques encore inexplorées, tandis que le faisceau polarisé d'électrons permet de séparer les contributions des parties réelles et imaginaires de l'amplitude DVCS à la section efficace totale. Dans ce document, un bref résumé du programme expérimental mondial sur l'étude des GPD va être fourni, suivi par la description de l'appareillage et l'analyse des données de l'expérience E12-06-114. Enfin, les résultats des mesures de sections efficaces polarisées et non-polarisées sont présentés et comparés à une sélection de modèles.

The effective masses of the neutral mesons in a hadronic medium and under an external magnetic field are evaluated as functions of the baryonic density and the field intensity. For this purpose the meson polarization is evaluated in the one loop approximation using a Quantum Hadrodynamics model which includes pions, sigma, omega, and rho mesons. The propagators of the baryons include the full effect of the coupling to the magnetic field through their charges and their anomalous magnetic moments. Within the range of magnetic intensities considered here $10^{17}$ G $< B < 10^{19}$ G, the dependence on B is moderate for the pion and the longitudinal component of the omega meson, and negligible for the remaining mesons., Matches published version

This thesis work, set in the framework of hadron physics, reports on a phenomenological and an experimental studies dedicated to nucleon internal structure, both related to hadron electromagnetic form factor measurements in the time-like and in the space-like regions.At the future Facility for Antiproton and Ion Research (FAIR) in Darmstadt, Germany, an experimental program aiming to determine the proton electromagnetic form factors in the time-like region is planned with the PANDA (anti-Proton Annihilation at Darmstadt) large acceptance detector through the annihilation reaction pbar p -> e+ e- in the energy range 2.25(1.5) np and the charge exchange reaction np -> pn. From the comparison of the figures of merit associated to each of these two processes, the charge exchange reaction appears to be more efficient for polarimetry at high energy. Neutron analyzing powers for the charge exchange reaction on CH, and Cu targets have been measured up to 4.2 GeV/c for the first time. For the proton, more precise analyzing power data have been obtained. Experimental results of preliminary analysis are presented.; Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre de la physique hadronique et consiste en des études phénoménologiques et expérimentales dédiées à la structure interne des nucléons et reliées aux mesures des facteurs de forme des hadrons dans les régions temps et espace. Dans le cadre du futur complexe accélérateur d'antiprotons et d'ions (FAIR - Facility for Antiproton and Ion Research) à Darmstadt, Allemagne, un programme expérimental dont le but est la mesure des facteurs de forme électromagnétiques du proton dans la région temps est prévu auprès du détecteur de grande acceptance PANDA (anti-Proton Annihilation at Darmstadt) à partir des réactions d'annihilation pbar p -> e+ e- dans l'intervalle en énergie 2.25(1.5) np, et réaction avec échange de charge np -> pn. A partir de la comparaison des figures de mérite associées à chacun de ces deux processus, calculés par un modèle, la réaction avec échange de charge apparaît comme plus efficace pour la polarimétrie à haute énergie. Les pouvoirs d'analyse du neutron pour la réaction d'échange de charge sur des cibles CH et Cu ont été mesurés pour la première fois jusqu'à 4.2 GeV/c. Pour le proton, des données plus précises de pouvoir d'analyse ont été obtenues. Les résultats expérimentaux de l'analyse préliminaire sont présentés.

The first part presents the measurement of the generalized αε(Q²) electric and magnetic βM(Q²) polarisabilities (GPs) of the proton which depend on the four-momentum transfer Q². The experiment was performed in Hall A1 at MAMI (Mainz) with a 1 GeV beam energy at Q² =0.45 GeV² (qcm=714 MeV/c and ε=0.63). The dispersion relations model was used to extract the GPs, αε(Q²) and βM(Q²), and two linear combinations P¿ (Q²) – 1/ε PTT (Q²) and P¿ (Q²). These last ones were extracted, for the same data, using the low-energy approach (LEX) under the pion production threshold. Our preliminary results show a good agreement between both methods and provide a new constraint on the proton structure at low-energy. The second part is dedicated to the measurement of the total cross section of deeply virtual Compton scattering (DVCS) on the neutron at Q²=1.75 GeV² and xB=0.36. The DVCS process allows to extract the universal functions "generalized parton distributions (GPDs)" which provide a new understanding the nucleon in terms of partons. The DVCS on the neutron is sensitive to E, the less constrained GPD, which allows to access the orbital momentum of the quarks. The analyzed data were taken in the E08-025 experiment performed in Hall A at JLab (USA) with a polarized electron beam with energy around 6 GeV and two hydrogen and deuterium targets. Our preliminary results show, for the first time, a nonzero (neutron-DVCS + coherent-deuteron-DVCS) contribution and are very promising for the extraction of the GPD "E"., La première partie présente la mesure des polarisabilités généralisées (GPs) électrique αε(Q²) et magnétique βM(Q²) du proton qui sont fonctions du quadri-moment de transfert Q². L'expérience a été réalisée dans le Hall A1 à MAMI (Mayence) avec un faisceau d'énergie de l'ordre de 1 GeV, à Q²=0.45 GeV² (qcm=714 MeV/c et ε=0.63). Le modèle DR (Relations de Dispersion) a été utilisé pour extraire les GPs, αε(Q²) et βM(Q²), ainsi que deux combinaisons linéaires P¿ (Q²) – 1/ε PTT (Q²) et P¿ (Q²). Ces dernières ont été extraites, pour les mêmes données, en utilisant l'approche de basse énergie (LEX) sous le seuil de production du pion. Nos résultats préliminaires montrent un bon accord entre les deux méthodes et offrent une nouvelle contrainte sur la structure du proton à basse énergie. La deuxième partie est dédiée à la mesure de la section efficace totale du processus de diffusion Compton profondément virtuelle (DVCS) sur le neutron à Q²=1.75 GeV² et xB=0.36. Le processus DVCS permet d'extraire des fonctions universelles "distributions généralisées de partons (GPDs)" permettant de comprendre la structure interne du nucléon en terme de partons. Le DVCS sur le neutron est sensible à la GPD E qui est la moins contrainte à ce jour et dont la connaissance est indispensable pour remonter au moment orbital des quarks. Les données analysées proviennent de l'expérience E08-025 effectuée dans le Hall A de JLab (USA) avec un faisceau d'électrons polarisés d'énergie de l'ordre de 6 GeV et deux cibles d'hydrogène et de deutérium. Nos résultats préliminaires montrent, pour la première fois, une contribution (neutron-DVCS + deuton cohérent-DVCS) non nulle et sont très prometteuses en vue d'une extraction de la GPD "E".

The reaction p p → p p ω was investigated with the TOF spectrometer, which is an external experiment at the accelerator COSY (Forschungszentrum Julich, Germany). Total as well as differential cross sections were determined at an excess energy of 93 MeV ( p beam = 2950 MeV / c ). Using the total cross section of ( 9.0 ± 0.7 ± 1.1 ) μb for the reaction p p → p p ω determined here and existing data for the reaction p p → p p ϕ , the ratio R ϕ / ω = σ ϕ / σ ω turns out to be significantly larger than expected by the Okubo–Zweig–Iizuka (OZI) rule. The uncertainty of this ratio is considerably smaller than in previous determinations. The differential distributions show that the ω production is still dominated by S-wave production at this excess energy, however higher partial waves clearly contribute. A comparison of the measured angular distributions for ω production to published distributions for ϕ production at 83 MeV shows that the data are consistent with an identical production mechanism for both vector mesons.

The multi-purpose detector PANDA (antiProton Annihilation at Darmstadt) will be built at the antiproton storage ring of the FAIR accelerator complex that is under construction in Darmstadt and is expected to provide its first beam in 2019. The fixed target experiment PANDA is a state of the art hadronic physics detector. With PANDA, one can explore a wide range of topics including meson spectroscopy, search for new states of matter such as glue balls and hybrids, charmed and multi-strange baryon spectroscopy, hyper-nuclei, and properties of hadrons in nuclei. Proton antiproton annihilation reactions will also allow to study the structure of nucleons, in particular by exploiting the electromagnetic channel of electron-positron pair production which is the subject of this thesis.One major problem with studies of electromagnetic channels is the hadronic background with cross-sections at least six orders of magnitude larger than the signal, requiring excellent particle identification and good momentum resolution. However the momentum reconstruction for electrons and positrons is degraded due to the emission of Bremsstrahlung photons along their path. In the first part of this thesis, I studied this problem and developed a method based on the correction of the momentum of electrons and positrons event by event, using Bremsstrahlung photons detected in the electromagnetic calorimeter. This method, which has been integrated into PANDAroot, the official PANDA reconstruction code, provides a significant improvement of momentum resolution for electrons, and will be exploitable by any measurement with electron-positron pair in the exit channel.In the second part, I performed a feasibility study of measuring the reaction antiproton p →J/Ψ π⁰ using predictions from a model based on pion-nucleon TDAs (Transition Distribution Amplitudes). TDAs are non-perturbative objects that describe the transition between two particles of different nature. For example, pion-nucleon TDAs contain information about the pionic components in the nucleon's wave function. For this study, I relied on the TDA model to create an event generator, and studied the capability to reject hadronic background. The improvement of the efficiency for the signal due to the Bremsstrahlung correction method was quantified. This study can be used as basis for a proposal of an experiment with PANDA., Le multi-détecteur PANDA (antiProton ANnihilation at DArmstadt) équipera l’anneau de stockage d’antiprotons du complexe d’accélérateurs FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research), en construction à Darmstadt et dont les premiers faisceaux sont prévus en 2019. L’expérience cible fixe PANDA est un outil du futur pour la physique hadronique. Avec PANDA, on peut étudier par exemple la spectroscopie des mésons, rechercher de nouveaux états de la matière, comme les boules de glue et les hybrides, étudier la spectroscopie des baryons charmés et multi-étranges, les hypernoyaux, les hadrons dans la matière nucléaire. Les réactions d’annihilation antiproton-proton permettent aussi d’étudier la structure du nucléon, en particulier en utilisant les canaux électromagnétiques de production de paires électron-positron, qui constituent l’objet d’étude de cette thèse. Un problème majeur de l’étude des canaux électromagnétiques, est le bruit de fond hadronique, qui est au moins six ordres de grandeur plus grand que le signal et qui nécessite une excellente identification de particules et une bonne résolution en impulsion. Or, la reconstruction de l’impulsion des électrons et positrons est dégradée par l’émission de photons de Bremsstrahlung le long de leur trace. Dans la première partie de la thèse, j’ai étudié ce problème et développé une méthode, basée sur une correction de l’impulsion des électrons et positrons événement par événement, en utilisant la détection des photons de Bremsstrahlung dans le calorimètre électromagnétique. Cette méthode, qui a été intégrée dans le code de reconstruction officiel de PANDA, PANDAroot, permet une amélioration très significative de la résolution en impulsion des électrons dont peuvent bénéficier toutes les études de canaux de production de paires électron-positron.Dans la deuxième partie, j’ai effectué une étude de faisabilité de la mesure de la réaction antiproton proton → J/Ψ π⁰ dans un modèle utilisant des TDAs (Transition Distribution Amplitudes) pion-nucléon. Les TDAs sont des objets non-perturbatifs qui décrivent la transition entre deux particules différentes. Par exemple, les TDAs pion-nucléon donnent des informations sur les composantes pioniques dans la fonction d’onde du nucléon. Pour cette étude, j’ai utilisé le modèle de TDA pour créer un générateur d’événements, puis j’ai étudié les capacités de réjection du bruit de fond hadronique. L’amélioration de l’efficacité du signal, due à la méthode de correction de Bremsstrahlung a pu aussi être quantifiée. Cette étude pourra être utilisée pour une proposition d’expérience pour PANDA.

The main subject of this work is a study of the exclusive di-pion (π+π-) and di-electron (e+e-) production associated with deuteron formation in a quasi-free neutron+proton reaction by means of deuteron beams with kinetic energy of 2.5 GeV. The measurement was conducted at GSI, Darmstadt exploiting the HADES spectrometer operating on SIS18 synchrotron. The study was motivated by the observation of the yield excess in the inclusive di-electron production in neutron-proton over the proton-proton collisions at the same nominal energy measured by the HADES and solving the long standing puzzle of the unexplained di-electron yield measured in heavy ion collisions. The relevance of the combined analysis of the two channels follows from predictions of model calculations suggesting a significant contribution to the e+e- yield from off-shell ρ meson production. Furthermore, the results on di-pion production provide valuable verification of the di-baryon formation, recently reported by WASA collaboration, in the complementary phase space region covered by the HADES.Detector components, particle identification, momentum reconstruction and the channel selection are described and explained in details. Differential cross sections for the di-pion and dielectron production, within the HADES acceptance, are presented and compared to model predictions. In particular, for the di-pion channel, the di-pion and deuteron-di-pion invariant mass distributions are compared to the model describing data from the WASA experiment. It is shown that conventional sources of di-pion production, like double Δ(1232) and N*(1440) decays do not describe HADES data and call for additional contributions, like for example di-baryon formation. However, the production of the latter one, though in quantitative agreement with our data, could not be unambiguously proven by the presented analysis. In the dielectron channel, an upper limit of 49 nb has been extracted for the np→pd→γ* d→ e⁺e⁻d reaction. Furthermore, it has been shown that inclusion of the recently suggested: pn→ ΔΔ→ ppn→e⁺e⁻pn improves significantly the description of the HADES dielectron data., Cette thèse consiste en une étude de la production exclusive de di-pions (π+π-) et di-électrons (e+e-) associée avec la formation d’un deuton dans la réaction quasi-libre neutron+proton aux moyens de faisceaux de deutons à une énergie cinétique de 2.5 GeV. La mesure a été effectuée à GSI (Darmstadt) en utilisant le spectromètre HADES installé sur le synchroton SIS18. L’étude est motivée par l’observation par HADES d’un excès dans la production inclusive de di-électrons dans les réactions neutron-proton par rapport à la réaction proton-proton à la même énergie nominale. Ce résultat a mis fin au problème de longue date de la production inexpliquée de di-électrons mesurée dans les collisions d’ions lourds. L’ analyse combinée des deux canaux est justifiée par les prédictions de modèles qui suggèrent que la production de ρ « hors-couche » est une source significative de paires e+e-.Les composants du détecteur, l’identification de particules, la reconstruction de l’impulsion et la sélection du canal sont décrits et expliqués en détail. Les sections efficaces différentielles pour la production de di-pions et di-électrons mesurées dans l’acceptance d’HADES sont présentées et comparées aux prédictions des modèles. En particulier, pour le canal de di-pions, les masses invariantes des systèmes de di-pions et deuteron-di-pions sont comparées au modèle décrivant les données de l’expérience WASA. Les sources conventionnelles de production de di-pions, comme la décroissance de deux résonances Δ(1232) ou d’une résonance N(1440), ne décrivent pas les données d’HADES et réclament d’autres contributions, comme par exemple la formation d’un di-baryon. Cependant, l’existence de ce processus, bien qu’en bon accord quantitatif avec nos données, n’a pas pu être prouvée sans ambiguité dans le cadre de cette analyse. Dans le canal de di-électrons, une valeur limite de 49 nb a pu être extraite pour la réaction : np→pd→γ* d→ e⁺e⁻d. De plus, il est montré que la prise en compte du canal pn→ ΔΔ→ ppn→e⁺e⁻pn améliore de façon significative la description des données d’HADES.

The ordinary nuclear matte density epsilon0 is around de 0,17 GeV/fm^3 . For a critical value between 5 and 10 epsilon0 or a temperature around 150 to 200 MeV, the lattice Quantum ChromoDynamics (lQCD) predicts a phase transition from the classical matter to a new state of matter called the Quark Gluon Plasma (QGP). In this state, quarks and gluons behave like free particles. Heavy ions collisions at the Large Hadron Collider (LHC) are used to recreate the condition needed for a QGP formation. ALICE (A Large Ion Collider Experiment) is one of the LHC experiment dedicated to the study the QGP. One of the possible signature is the suppression of the quarkonia (J/psi, Upsilon) by color screening. The ALICE muon spectrometer allows to measure the quarkonia, in a pseudo-rapidity domain -4 < eta < -2.5, using their decay into muons.The first part of the report presents the acceptance and efficiency corrections. These corrections are crucial for the analysis. This study has shown that the correction process is independent from the selected distribution used for the correction.The second part describes the analysis of the J/psi in proton+proton collisions at sqrt(s) = 7 TeV., La densité epsilon0 de la matière nucléaire ordinaire est de l'ordre de 0,17 GeV/fm^3 . Lorsqu’ elle atteint une densité comprise entre 5 à 10 epsilon0 ou une température comprise entre 150 à 200 MeV, une transition de phase, prédite par la ChromoDynamique Quantique sur réseau, vers un nouvel état de la matière se produit. Cet état dans lequel les quarks et les gluons sont déconfinés et peuvent se mouvoir librement est appelé Plasma de Quarks et de Gluons (PQG). Les collisions d’ions lourds ultra-relativistes au Large Hadron Collider (LHC) permettront de recréer les conditions de formation d’un tel état. L’étude du PQG au LHC se fera essentiellement avec l’expérience ALICE (A Large Ion Collider Experiment) dont le spectromètre à muons est conçu pour observer dans le canal muonique, sur un domaine de pseudo-rapidité -4 < eta < -2.5, la suppression des résonances lourdes (J/psi,Upsilon) par écrantage de couleur à travers leurs décroissance en muons.La première partie de ce travail porte sur les corrections d’acceptance et d’efficacité qui sont indispensables pour les analyses de physique. Cette étude a montré que le processus de correction est indépendant des distributions choisies.La seconde partie de cette thèse porte sur l’analyse du J/psi dans les collisions proton+proton à sqrt(s) = 7 TeV.

This paper reports results on simultaneous measurements of the reaction channels pp -> pK+\Lambda and pp -> pK+\Sigma^0 at excess energies of 204, 239, and 284 MeV (\Lambda) and 127, 162, and 207 MeV (\Sigma^0). Total and differential cross sections are given for both reactions. It is concluded from the measured total cross sections that the high energy limit of the cross section ratio is almost reached at an excess energy of only about 200 MeV. From the differential distributions observed in the overall CMS as well as in the Jackson and helicity frames, a significant contribution of interfering nucleon resonances to the \Lambda production mechanism is concluded while resonant \Sigma^0-production seems to be of lesser importance and takes place only through specific partial waves of the entrance channel. The data also indicate that kaon exchange plays a minor role in the case of \Lambda- but an important role for \Sigma^0-production. Thus the peculiar energy dependence of the \Lambda-to-\Sigma^0 cross section ratio appears in a new light as its explanation requires more than mere differences between the p\Lambda and the p\Sigma^0 final state interaction. The data provide a benchmark for theoretical models already available or yet to come., Comment: 18 pages, 10 figures; accepted by The European Physical Journal A (EPJ A)

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T21:13:53Z No. of bitstreams: 1 DissertacaoBrunoOsorioRodrigues.pdf: 1720276 bytes, checksum: 11d2c80b8e6bd0503b9aa04ba7e9bf2e (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T21:13:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissertacaoBrunoOsorioRodrigues.pdf: 1720276 bytes, checksum: 11d2c80b8e6bd0503b9aa04ba7e9bf2e (MD5) Previous issue date: 2010-03-03 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior The particle physics have been studying topics like the Quark-Gluon Plasma (QGP), Higgs boson and dark matter, which require experiments in heavy-ion collisions. Therefore, accelerators capable of generate high energy particle beams are necessary and may generate new physics. When new data arise in the laboratories, new processes are necessary to explain this data and sometimes, the internal structure of the involved particles is unknow or are virtual. In the theoretical models, used to describe this scattering processes, is common to introduce the form factors. The form factor is a way to simulate the sub-structure of the involved particles as function of energy or momentum. The form factor can be obtained using a method called QCD Sum Rules (QCDSR). In this work, the vertex D*Dp will be studied using the QCDSR, in order to obtain its form factors and coupling constant.The D*Dp vertex is very important to understand the ρπ Puzzle, where the Ј/ψ meson decays in ρπ with a branching ratio bigger than expected (this is a suppressed process by the OZI Rule). Studying this process with hadronic degrees of freedom, it s possible to escape of the OZI rule, once the Ј/ψ→ D¯D → ρπ is not suppressed by the OZI rule. In this process, the D*Dp vertex is necessary. There are other processes where this vertex is necessary: X(3872)→Ј/ψp and B→Ј/ψ¯D for example. In this work, was only possible to obtain results from the ρ off-shell diagram. This results were compared with others obtained in the literature. A física de partículas vem atualmente estudando tópicos como o plasma de quarks e glúons (QGP), o bóson de Higgs e a matéria escura, que requerem experimentos de colisões entre partículas cada vez mais energéticas. Para isso, são necessários aceleradores capazes de gerar partículas projéteis a cada vez mais altas energias, o que pode levar a uma nova física. Quando novos dados surgem nos laboratórios, novos processos são necessários para explicar estes dados e algumas vezes a estrutura interna das partículas envolvidas é desconhecida. Nos modelos teóricos, usados para descrever estes processos de espalhamento, é comum introduzir o fator de forma. O fator de forma é simplesmente uma maneira de simular a sub-estrutura das partículas envolvidas nestes processos com função da energia ou momento. A obtenção dos atores de forma pode ser feita usando o método conhecido como Regras de Soma da QCD (RSQCD). Neste trabalho, será estudado o vértice D*Dp usando as RSQCD, de modo que seja possível obter os seus fatores de forma e sua constante de acoplamento. Para isso, foram estudados os casos em que o méson ρ e o méson D estão fora de suas camadas de massa. O vértice D*Dp é muito importante para entender melhor o ρπ Puzzle, onde o méson Ј/ψ decai ρπ em com um branching ratio maior do que o esperado (este é um processo suprimido pela regra de OZI). Estudando este processo com graus de liberdade mesnicos, é possível escapar da regra de OZI, uma vez que o processo Ј/ψ→ D¯D → ρπ não é suprimido por OZI. Ao se fazer isso, aparecerá, entre outros, o vértice D*Dp . Este é um vértice que também aparece em outros decaimentos, como por exemplo X(3872) →Ј/ψp e B→Ј/ψ¯D. Ao final do desenvolvimento, os resultados obtidos neste trabalho para o vértice D*Dp foram comparados com outros encontrados na literatura, se mostrando compatíveis com estes outros trabalhos.