In the upcoming deep underground neutrino experiment (DUNE), Liquid Argon Time Projection Chambers (LArTPCs) will be used as the detector technology, and argon will be used as the nuclear target. In order to reduce the systematic uncertainties on the extracted oscillation parameters, a more precise description of the argon nuclear structure is needed. Electron scattering has been one of the most powerful methods of studying the nuclear structure of a target. Therefore we performed an electron scattering experiment E12-14- 012 in Hall A at the Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab). In the E12-14-012 experiment, we collected data for the inclusive (e,e′) and exclusive (e,e′p) processes for a variety of targets (argon, titanium, aluminum, carbon) at a wide range of kinematics. This thesis presents the measurements of the double differential cross sections for carbon, titanium, aluminum and argon at beam energy E = 2.222 GeV and scattering angle θ = 15.541◦ / Doctor of Philosophy / In the upcoming deep underground neutrino experiment (DUNE), Liquid Argon Time Projection Chambers (LArTPCs) will be used as the detector technology, and argon will be used as the nuclear target. In order to reduce the systematic uncertainties on the extracted oscillation parameters, a more precise description of the argon nuclear structure is needed. Electron scattering has been one of the most powerful methods of studying the nuclear structure of a target. Therefore we performed an electron scattering experiment E12-14- 012 in Hall A at the Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab). In the E12-14-012 experiment, we collected data for the inclusive (e,e′ ) and exclusive (e,e′p) processes for a variety of targets (argon, titanium, aluminum, carbon) at a wide range of kinematics. This thesis presents the measurements of the double differential cross sections for carbon, titanium, aluminum and argon at beam energy E = 2.222 GeV and scattering angle θ = 15.541◦ .

京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(理学) / 甲第24408号 / 理博第4907号 / 新制||理||1701(附属図書館) / 京都大学大学院理学研究科物理学・宇宙物理学専攻 / (主査)教授 永江 知文, 准教授 成木 恵, 教授 橋本 幸士 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Science / Kyoto University / DFAM

Eine der wichtigsten nuklearen Prozesse stellt der Neutroneneinfang dar. In der kosmischen Nukleosynthese (s-Prozess) schwerer Elemente werden Kerne mit Massenzahlen größer als die von Eisen (A = 56) produziert, welche durch Kernfusion nicht produziert werden können. Dabei fängt ein Kern ein Neutron ein, wird durch die frei werdende Bindungsenergie angeregt und kann sich anschließend unter Aussenden von Photonen (Gamma-Quanten) wieder abregen. Aus der Abregung über Gammastrahlung können Rückschlüsse auf die Struktur des aktivierten Nuklids gezogen werden. Im Rahmen dieser Arbeit werden die ausgesendeten Photonen des angeregten Elements 78Se, welches durch Neutroneneinfang an 77Se am Reaktor des Instituts Laue-Langevin in Grenoble, Frankreich produziert wurde, näher untersucht. Dazu mussten zunächst Effi zienzkalibrierung und Addback-Korrekturen vorgenommen werden. Im Anschluss konnten mit Hilfe des EXILL-Multidetektoraufbaus Koinzidenzbeziehungen mehrerer aufeinander folgender Photonen untersucht und in einem Niveauschema zusammengefasst werden. Mit Hilfe der Winkelverteilung konnten diversen Zuständen Spins zugeordnet werden. Des Weiteren wurden die Ergebnisse einer Simulation von Gammakaskaden (DEX) und eines Photonenstreuungsexperiments am Elektronenbeschleuniger ELBE des HZDR mit den in Grenoble aufgenommenen experimentellen Daten verglichen.

Eine der wichtigsten nuklearen Prozesse stellt der Neutroneneinfang dar. In der kosmischen Nukleosynthese (s-Prozess) schwerer Elemente werden Kerne mit Massenzahlen größer als die von Eisen (A = 56) produziert, welche durch Kernfusion nicht produziert werden können. Dabei fängt ein Kern ein Neutron ein, wird durch die frei werdende Bindungsenergie angeregt und kann sich anschließend unter Aussenden von Photonen (Gamma-Quanten) wieder abregen. Aus der Abregung über Gammastrahlung können Rückschlüsse auf die Struktur des aktivierten Nuklids gezogen werden. Im Rahmen dieser Arbeit werden die ausgesendeten Photonen des angeregten Elements 78Se, welches durch Neutroneneinfang an 77Se am Reaktor des Instituts Laue-Langevin in Grenoble, Frankreich produziert wurde, näher untersucht. Dazu mussten zunächst Effi zienzkalibrierung und Addback-Korrekturen vorgenommen werden. Im Anschluss konnten mit Hilfe des EXILL-Multidetektoraufbaus Koinzidenzbeziehungen mehrerer aufeinander folgender Photonen untersucht und in einem Niveauschema zusammengefasst werden. Mit Hilfe der Winkelverteilung konnten diversen Zuständen Spins zugeordnet werden. Des Weiteren wurden die Ergebnisse einer Simulation von Gammakaskaden (DEX) und eines Photonenstreuungsexperiments am Elektronenbeschleuniger ELBE des HZDR mit den in Grenoble aufgenommenen experimentellen Daten verglichen.

We have measured the flavor dependence of multiplicities for $\\pi^+$ and $\\pi^-$ production in semi-inclusive deep-inelastic scattering (SIDIS) on proton and deuteron targets. We used a 10.6 GeV electron beam at Jefferson Lab, and 4 msr solid angle spectrometers (HMS for electrons, SHMS for pions), the lepton vertex spanned the kinematic range $0.3 < x < 0.6$, $2 < Q^2 < 5$ GeV$^2$, and $4 < W^2 < 11$ GeV$^2$. The pion fractional momentum range was $0.3 < z < 0.7$ and the small transverse momentum range was $0 < P_t < .25$ GeV. We used the multiplicities to form sum-and-difference ratios, testing the validity of factorization. We extracted two favored and two unfavored $W$ dependent fragmentation functions (FFs) from these multiplicities. Assuming factorization at low $P_t$, we find that the two ``favored" FFs allow for isospin breaking (charge symmetry violation) at low $W$, while converging to a common value at the highest $W$ of this experiment. The two unfavored FFs are consistent with each other within the experimental uncertainties.