Département de Physique Nucléaire

La diffusion Compton profondément virtuelle (DVCS), dont le diagramme est représenté ci-contre, est le processus exclusif "dur" le plus simple: la diffusion d'un électron sur un proton par échange d'un photon virtuel et la réemission d'un photon réel par le proton dans la voie finale (Fig. 1). A haut Q2 (au moins 1 GeV2) et avec un transfert t petit (moins de 1 GeV2), on peut appliquer le formalisme des GPD à ce processus. En particulier, l'asymétrie d'hélicité de faisceau du processus d'électroproduction d'un photon réel est proportionnelle (au premier ordre) à la partie imaginaire de l'amplitude de DVCS.  C'est cette asymétrie que nous nous proposons de mesurer dans l'expérience de DVCS du Hall B.

Figure 1: Diagramme DVCS

La figure 2 montre les résultats attendus pour la mesure de l'asymétrie d'hélicité de faisceau pour l'expérience DVCS à CLAS. les courbes de différentes couleurs montrent les prédictions de divers modèles, avec ou sans dépendance en , avec ou sans twist-3, etc (voir la proposition d'expérience pour plus de détails).

Figure 2: Résultats attendus pour l'asymétrie d'hélicité de faisceau en fonction de l'angle azimuthal phi pour Q2=2 GeV2 et courbes théoriques pour divers modèles.

Une telle mesure impose la détection d'un électron, d'un proton et d'un photon dans l'état final. Malheureusement, le photon est produit à petit angle dans la cinématique qui nous intéresse, et le calorimètre électromagnétique de CLAS a un angle minimum de détection d'environ 8^o. La collaboration se propose donc de construire un calorimètre électromagnétique additionnel, centré autour du faisceau, pour couvrir les angles polaires entre 3^o et 12^o. Ce calorimètre électromagnétique serait composé d'environ 160 cristaux de tungstate de plomb (PbWO₄) lus par des photodiodes à avalanche (APD). D'autres options sont également à l'étude. Un tel calorimètre pourrait ressembler à celui de la figure 3, et serait placé à environ 60cm de la cible (Fig. 4).

Pour pouvoir utiliser une luminosité d'environ 2.10³⁴ cm².s^-1, il est nécessaire de s'affranchir du bruit de fond électromagnétique notamment composé d'électrons de diffusion Moller. Un aimant solénoidal supra-conducteur placé autour de la cible permet de transporter les électrons Moller vers le tube faisceau (Fig. 4). Le groupe du SPhN à pour responsabilité la construction de l'aimant solénoidal supra-conducteur ainsi que du dispositif de monitorage du gain du calorimètre électromagnétique.

Figure 3: Calorimètre électromagnétique interne pour la détection des photons vers l'avant.

Figure 4: Dispositif expérimental du DVCS dans CLAS. L'aimant solénoidal entoure la cible. Le calorimètre électromagnétique permet de détecter les photons vers l'avant.