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The $\bar{\rm p} $ over p multiplicity ratio is measured in deep-inelastic scattering for the first time using (anti-) protons carrying a large fraction of the virtual-photon energy, $z>0.5$. The data were obtained by the COMPASS Collaboration using a 160 GeV muon beam impinging on an isoscalar $^6$LiD target. The regime of deep-inelastic scattering is ensured by requiring $Q^2$ > 1 (GeV/$c$)$^2$ for the photon virtuality and $W > 5$ GeV/$c^2$ for the invariant mass of the produced hadronic system. The range in Bjorken-$x$ is restricted to $0.01 < x < 0.40$. Protons and antiprotons are identified in the momentum range $20 ��60$ GeV/$c$. In the whole studied $z$-region, the $\bar{\rm p}$ over p multiplicity ratio is found to be below the lower limit expected from calculations based on leading-order perturbative Quantum Chromodynamics (pQCD). Extending our earlier analysis of the K$^-$ over K$^+$ multiplicity ratio by including now events with larger virtual-photon energies, this ratio becomes closer to the expectation of next-to-leading order pQCD. The results of both analyses strengthen our earlier conclusion that the phase space available for hadronisation should be taken into account in the pQCD formalism., 19 pages, 7 figures, 3 tables

The COMPASS Collaboration measured the transverse momentum dependent multiplicities of charged hadrons produced in Deep Inelastic Scattering (DIS) off unpolarized protons. Complementing previous COMPASS measurements obtained with an isoscalar target, the data have been collected in 2016 and 2017 with 160 GeV/$c$ muon beams and a liquid hydrogen target. The multiplicities are studied as a function of the square of the hadron transverse momentum with respect to the virtual photon direction $P_{hT}^2$ in bins of the Bjorken variable $x$, of the photon virtuality $Q^2$ and of the fraction $z$ of the photon energy carried by the hadron. Preliminary results of this analysis, performed on a fraction of the available data sample, are shown here for the first time. The COMPASS Collaboration measured the transverse momentum dependent multiplicities of charged hadrons produced in Deep Inelastic Scattering (DIS) off unpolarized protons. Complementing previous COMPASS measurements obtained with an isoscalar target, the data have been collected in 2016 and 2017 with 160 GeV/$c$ muon beams and a liquid hydrogen target. The multiplicities are studied as a function of the square of the hadron transverse momentum with respect to the virtual photon direction $P_{hT}^2$ in bins of the Bjorken variable $x$, of the photon virtuality $Q^2$ and of the fraction $z$ of the photon energy carried by the hadron. Preliminary results of this analysis, performed on a fraction of the available data sample, are shown here for the first time.

We present an elaborate version of the hadron resonance gas model with the combined treatment of separate chemical freeze-outs for strange and non-strange hadrons and with an additional ys factor which accounts for the remaining strange particle non-equilibration. Within the suggested approach, the parameters of two chemical freeze-outs are connected by the conservation laws of entropy, baryonic charge, third isospin projection, and strangeness. The developed model enables us to perform a high-quality fit of the hadron multiplicity ratios measured at AGS, SPS, and RHIC with X2/dof ≃ 0.93. A special attention is paid to a successful description of the Strangeness Horn. The well-known problem of selective suppression of Λ and Ξ hyperons is also discussed. The main result is that, for all collision energies, the ys factor is about 1 within the error bars, except for the center-of-mass collision energy 7.6 GeV, at which we find about 20% enhancement of strangeness. Also we confirm the existence of strong jumps in the pressure, temperature, and effective number of degrees of freedom at the stage of strange particle chemical freeze-out, when the center-of-mass collision energy changes from 4.3 to 4.9 GeV. We argue that these irregularities may signal about the quark-hadron phase transition., Запропоновано покращену версiю моделi адронного резонансного газу, яка розглядає окремий хiмiчний фрiзаут дивних i недивних адронiв в комбiнацiї з додатковим фактором ys, який враховує залишкову хiмiчну нерiвновагу дивних частинок. У рамках запропонованого пiдходу параметри двох хiмiчних фрiзаутiв пов’язанi законами збереження ентропiї, барiонного заряду, третьої проекцiї iзоспiну та дивностi. Розвинута модель дозволила провести високоякiсний фiт вiдношень множинностей адронiв, що вимiрювались на прискорювачах AGS, SPS i RHIC з X2/dof ≃ 0,93. Особливу увагу було придiлено успiшному опису пiка дивностi. Добре вiдому проблему селективного пригнiчення Λ та Ξ гiперонiв також обговорено. Головний результат полягає в тому, що в межах помилок ys фактор дорiвнює одиницi для всiх енергiй зiткнення, крiм енергiї зiткнення в системi центра мас 7,6 ГеВ, за якої знайдено пiдсилення дивностi на 20%. Також виявлено iснування сильних стрибкiв в тиску, температурi та ефективнiй кiлькостi ступенiв вiльностi на стадiї хiмiчногго фрiзаута дивних частинок, коли енергiя зiткнення в системi центра мас змiнюється вiд 4,3 до 4,9 ГеВ. Приведено аргументи на користь того, що цi нерегулярностi можуть бути сигналом кварк-адронного фазового переходу.

The chemical freeze-out of hadrons created in the high energy nuclear collisions is studied within a realistic version of the hadron resonance gas model. The chemical non-equilibrium of strange particles is accounted via the usualys factor, which gives us an opportunity to perform a high quality fit with x2/dof ≃ 63.5/55 ≃ 1.15 of the hadronic multiplicity ratios measured from the low AGS to the highest RHIC energies. In contrast to the previous findings, we observe the strangeness enhancement at low energies instead of a suppression. In addition, the performedys fit allows us to achieve the highest quality of the Strangeness Horn description with x2/dof = 3.3/14. For the first time, the top point of the Strangeness Horn is perfectly reproduced, which makes our theoretical horn as sharp as an experimental one. However, the ysfit approach does not sizably improve the description of the multistrange baryons and antibaryons. Therefore, an apparent deviation of the multistrange baryons and antibaryons from the chemical equilibrium requires a further explanation., На основi реалiстичної версiї моделi адронного резонансного газу дослiджено хiмiчний фрiзаут адронiв, утворених у зiткненнях ядер при високих енергiях. Хiмiчна нерiвновага дивних частинок враховується за допомогою введенняys фактора, який дозволяє здiйснити високоякiсний фiт вiдношень адронних множинностей, вимiряних в iнтервалi енергiй вiд найнижчих енергiй AGS до найвищих енергiй RHIC, iз x2/dof ≃ 63,5/55 ≃ 1,15. На вiдмiну вiд попереднiх результатiв, при низьких енергiях ми спостерiгаємо посилення дивностi, а не ї ї пригнiчення. Крiм того, за допомогою проведеного фiтування параметраys вдалося досягнути найякiснiшого опису Пiка Дивностi iз x2/dof = 3,3/14. Вперше вдалося вiдтворити найвищу точку Пiка Дивностi, що робить теоретичний Пiк настiльки ж гострим, як i експериментальний. Проте, проведене фiтуванняys не призвело до суттєвого покращення опису мультидивних барiонiв та антибарiонiв. Тому, видиме вiдхилення мультидивних барiонiв та антибарiонiв вiд хiмiчної рiвноваги вимагає додаткового пояснення.

A new way to overcome the Λ hyperon selective suppression, which is known as the Λ-anomaly, has been suggested. In particular, the additional radius of a Λ hyperon is introduced into the model of hadron resonance gas with the multicomponent hard-core repulsion. The proposed approach allows one to describe the hadron multiplicity ratios measured at the AGS, SPS, and RHIC energies with the accuracy x2/dof = 52/55 ≃ 0.95., У данiй роботi запропоновано новий спосiб подолання вибiркового пригнiчення виходiв Λ гiперонiв, вiдомого як Λ-аномалiя. Для вирiшення цiєї проблеми було введено додатковий радiус Λ гiперону в модель адронного резонансного газу iз мультикомпонентним вiдштовхуванням типу твердого кору. Розроблений пiдхiд дозволив високоякiсно описати вiдношення адронних множинностей, вимiряних при енергiях AGS, SPS та RHIC, iз точнiстю x2/dof = 52/55 ≃ 0,95.

Section Analysis, line 9: sub-sample of 818 events becomes sub-sample of 817 events., 0, SCOPUS: er.j, info:eu-repo/semantics/published

L'un des objectifs de l'expérience COMPASS est l'étude de la structure du nucléon de spin. Les données ont été prises à partir d'un faisceau de muons polarisée (160 GeV/c) diffuse sur une cible polarisée (6LiD ou NH3). Dans ce contexte, la nécessité d'une connaissance précise des fonctions de fragmentation des quarks (état final du hadronisation de quarks q en hadrons h, FFs) a été soulevée. Le FFs peuvent être extraites de multiplicités de hadrons produits en Semi-Inclusive diffusion profondément inélastique (SIDIS). Cette thèse présente la mesure de la multiplicité de hadrons charge (pions et kaons) à partir de données SIDIS collectées en 2006. Les données couvrent un large domaine cinématique : Q2>1 (GeV/c)2, y є [0.1,0.9], x є [0.004,0.7] and W є [5,17] GeV. Ces multiplicités fournissent un apport important pour l'analyse des données mondiales au 2ème ordre de QCD, visant la détermination de FFs.; One of the goals of the COMPASS experience is the study of the nucleon spin structure. Data were taken from a polarized muon beam (160 GeV/c) scattering off a polarized target (6LiD or NH3). In this context, the need of a precise knowledge of quark Fragmentation Functions (final-state hadronisation of quarks q into hadrons h, FFs) was raised. The FFs can be extracted from hadron multiplicities produced in Semi-Inclusive Deep Inelastic Scattering (SIDIS). This thesis presents the measurement of charged hadrons (pions and kaons) multiplicities from SIDIS data collected in 2006. The data cover a large kinematical range: Q2>1 (GeV/c)2, y є [0.1,0.9], x є [0.004,0.7] and W є [5,17] GeV. These multiplicities provide an important input for global QCD analyses of world data at NLO, aiming at the FFs determination.

This thesis is dedicated to the development and characterisation of a new generation of Micromegas (MICROMEsh GAseous Structure) detectors for the COMPASS experiment at Cern, and the estimation of the diffractive processes’ contribution to the production of pions and kaons, concerning the study of the quark fragmentation functions into hadrons at COMPASS. New Micromegas detectors with a 40 x 40 cm² active area are being developed for the future physics program of the COMPASS experiment starting in 2015. These detectors will have to work in high muon and hadron flux (close to 8 MHz/cm²). In this context, a central area of about 5 cm diameter, crossed by the beam, will be composed of 1280 pixels, and discharge-reduction technologies will be used. Four prototypes with a final read-out geometry, using two different discharge-reduction technologies have been produced at Cern and studied in nominal conditions at COMPASS between 2010 and 2012. Three are hybrid detectors using a GEM (Gas Electron Multiplier) foil as a preamplification stage to reduce the discharge probability. The other is equipped with a so called “buried resistors” resistive structure allowing to strongly reduce the discharge amplitude. Their performances are presented in this thesis. The impact of these results on the production and implementation of the final series of detectors is also discussed. Quark fragmentation functions into hadrons describe the hadronisation of a quark of flavor q into a hadron h. These universal functions take part in the cross-section expression of several processes. They can be accessed at COMPASS via semi-inclusive deep inelastic scattering of muons off nucleons. The relevant observables for fragmentation function extraction are hadron multiplicities, corresponding to the mean number of hadrons produced per deep inelastic scattering event. Vector mesons produced by a diffractive process can decay into pions and kaons. As such processes do not involve quark hadronisation, they should a priori be excluded from multiplicity measurements. This work presents a Monte-Carlo study of the impact of diffractive rho and phi production on light hadrons and inclusive events yields. Multiplicity correction factors are finally established. The effect of this correction on the extraction of pion fragmentation functions is also discussed.; Le travail présenté dans cette thèse porte d’une part sur le développement et la caractérisation d’une nouvelle génération de détecteurs Micromegas (MICROMEsh GAseous Structure) pour l’expérience COMPASS au Cern, et d’autre part sur l’estimation de la contribution de canaux diffractifs à la production de pions et de kaons, dans le cadre de l’étude des fonctions de fragmentation de quarks en hadrons à COMPASS. De nouveaux détecteurs Micromegas d’une surface active de 40 x 40 cm² sont en cours de développement pour le futur de l’expérience COMPASS, à partir de 2015. Ces détecteurs devront fonctionner dans des flux de muons et hadrons approchant 8 MHz/cm². Pour cela, une zone centrale d’environ 5 cm de diamètre, traversée par le faisceau, sera constituée de 1280 pixels, et des technologies permettant de fortement réduire l’impact des décharges seront adoptées. Quatre prototypes de géométrie finale utilisant deux types de technologies de réduction des décharges différentes ont été produits au Cern et testés en conditions réelles à COMPASS entre 2010 et 2012. Trois d’entre eux sont des détecteurs hybrides utilisant une feuille GEM (Gas Electron Multiplier) en tant qu’étage de préamplification pour réduire la probabilité de décharge. Le dernier détecteur est équipé d’une structure résistive à « résistances enterrées », permettant la réduction de l’amplitude des décharges. Leurs performances sont présentées dans cette thèse. L’impact de ces résultats sur la production et la mise en œuvre de la série finale de détecteurs est également discuté. Les fonctions de fragmentation de quarks en hadrons l’hadronisation d’un quark de saveur q en un hadron h. Ces fonctions universelles interviennent dans l’expression de la section efficace de nombreux processus. Elles sont accessibles à COMPASS via la réaction de diffusion profondément inélastique semi-inclusive de muons sur des nucléons. Les observables permettant leur extraction dans ce cadre sont les multiplicités de hadrons, soit le nombre moyen de hadrons produits par événement de diffusion profondément inélastique. Les mésons vecteurs issus de processus diffractifs produisent également des pions et kaons par leur désintégration. Ces processus n’impliquant pas l’hadronisation d’un quark, il semble justifié de ne pas les comptabiliser dans la mesure des multiplicités. Ce travail propose une étude Monte-Carlo des contributions de la production diffractive de mésons vecteurs rho et phi à la production de hadrons léger et aux événements inclusifs. Des facteurs de correction des multiplicités sont finalement établis. Enfin, l’effet de cette correction sur l’extraction des fonctions de fragmentation en pions est présenté.

Understanding the nucleon structure is currently one of the main challenges encountered in nuclear physics. The present work represents a contribution to the study of the nucleon structure and deals, in particular, with the study of the role of strange quarks in the nucleon. The latter can be investigated by determing the strange quark distribution in the nucleon as well as the contribution of the spins of strange quarks to the nucleon spin (∆s). This work first presents a measurement of ∆s performed via Deeply Inelastic Scattering of a muon beam off polarized proton and deuterium targets. The result is found to be strongly dependent on the quark fragmentation functions into hadrons (FFs), which define the probability that a quark of a given flavour fragments into a final state hadron. The FFs are poorly known, in particular, the FF of strange quark into kaons, which play an important role in the determination of ∆s. In deep inelastic scattering process, the access to the FFs is provided by the hadron multiplicities which, in turn, define the average number of hadrons produced per DIS event. Pion and kaon multiplicities have been extracted versus different kinematic variables, using DIS data collected by deeply inelastic scattering of a 160 GeV muons off a deuterium target. A first LO extraction of the fragmentation functions has then been performed using the measured pion and kaon multiplicities.; L'étude de la structure du nucléon est actuellement l'un des principaux défis rencontrées en physique nucléaire. Le présent travail représente une contribution à l'étude de la structure du nucléon et consiste, en particulier, à étudier le rôle des quarks étranges dans le nucléon. Ce dernier peut être examiné en déterminant la distribution des quarks étranges dans le nucléon ainsi que la contribution des spins des quarks étranges au spin du nucléon (∆s). Ce travail présente une mesure de ∆s effectuée en utilisant des données de diffusion profondément inélastique de muons polarisés sur une cible de protons et de deutons polarisés, collectées par la collaboration COMPASS. Le résultat dépend fortement des fonctions de fragmentation des quarks en hadrons, qui définissent la probabilité qu'un quark d'une certaine saveur se fragmente en un hadron dans l'état final. Actuellement, les fonctions de fragmentation sont mal connues, en particulier, la fonction de fragmentation des quark étranges en kaons, qui joue un rôle essentiel dans la détermination de ∆s. En diffusion profondément inélastique, l'accès à ces fonctions est assuré par les multiplicités des hadrons qui, à leur tour, définissent le nombre moyen de hadrons produit par évènement de diffusion inélastique. Les multiplicités des pion et des kaons ont été extraites en fonction de différentes variables cinématiques, en utilisant les données de COMPASS. Une première extraction au leading order des fonctions de fragmentation des pions et des kaons est présentée.