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In this thesis, two studies of the diffractive phenomena in the electron proton collisions with the H1 detector at HERA are presented.<p>The first is the study of the inclusive elastic diffractive events $ep \ / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L'étude des noyaux exotiques riches en neutrons est l'un des enjeux actuels majeurs de la physique nucléaire expérimentale. Le spectromètre S ³ , aujourd'hui en construction, pourrait permettre de les produire "en vol" grâce aux hautes intensités de l'accélérateur linéaire de Spiral2. Le mécanisme de réaction utilisé serait celui des collisions profondément inélastiques, pour ses caractéristiques telles que l'échange de nombreux nucléons et l'équilibre en N/Z des produits obtenus. Les recherches sur ce mécanisme, débutées dans les années 1970, bénéficient aujourd'hui des progrès technologiques, en particulier concernant les spectromètres de particules chargées. On a mesuré, pour la première fois sur une gamme de 0° à 35°, les sections efficaces de réactions d2sigma/dOmegadE pour différents noyaux riches en neutrons formés par collisions profondément inélastiques entre un faisceau de ⁴⁸Ca¹ ⁹ ⁺ à 10 A MeV et une cible de ² ³ ⁸U de 170(+-10%) ug/cm ². L'expérience a été réalisée au Ganil, avec le spectromètre Vamos couplé à sept clovers Exogam afin de confirmer l'identification des noyaux produits par leur signature gamma. De plus, un détecteur BaF₂ a permis la mesure de l'intensité du faisceau, essentielle au calcul des sections efficaces absolues. Les distributions angulaires, en énergie et en masse des sections efficaces double différentielles absolues sont présentées pour une large plage de quasi-projectiles. Les résultats sont comparés à ceux donnés par le couplage des modèles DIT (Deep Inelastic Transfers) et Gemini++. Les résultats obtenus montrent une production importante qui laisse envisager ce mécanisme pour la formation de noyaux riches en neutrons. Les modèles sont globalement cohérents avec les résultats et les différences majeures concernent généralement les quasi-projectiles très proches ou au contraire très éloignés du faisceau. Les implications pour la production de faisceau avec S³ sont également discutées. / The study of neutron-rich nuclei is one of the main challenges nowadays in experimental nuclear physics. Thanks to the future high intensity beams delivered by the linear accelerator of Spiral2, the S ³ spectrometer might allow their production using the "in-flight" method. The deep inelastic reaction mechanism might be used due to the important multi-nucleon transfer and the N/Z equilibration. Studies on this topic, started in the seventies, take advantages of the new available devices. We measured, for the first time between 0° and 35° in the laboratory frame, the reactions cross-sections d2sigma/dOmegadE for the neutron-rich nuclei formed by deep inelastic collisions between a 10 A MeV ⁴⁸Ca ¹ ⁹ ⁺ beam and a 170(+-10%) ug/cm² ² ³ ⁸U target. The experiment was performed at Ganil using the Vamos spectrometer coupled to seven Exogam to confirm the nuclei identification using their gamma signature. Moreover, a BaF2 detector was used to extract the beam intensities, essential for the absolute cross sections measurements. Momentum, angular and mass distributions of absolute differential cross-sections are presented for a wide range of quasi-projectiles. The results are compared with those of DIT (Deep Inelastic Transfers) coupled with Gemini++ theoretical calculations. The models are generally consistent with the results. Important differences appear for quasi-projectiles very close and very far from the beam. Relevant implications for S³ beam production are pointed out.

Die vorliegende Arbeit beschreibt die Messung der polarisierten Strukturfunktion g1p des Protons in der polarisationsabh"angigen tief inelastischen Positron-Proton-Streuung bei einer Schwerpunktenergie von 7.5 GeV. Die Analyse umfasst die 1997 mit dem Hermes-Experiment am Hera-Positronring aufgezeichneten Daten der Streuung polarisierter Positronen der Energie 27.6 GeV an einem polarisierten Wasserstofftarget. Aus den Z"ahlraten der inklusiv nachgewiesenen, selektierten Positronen f"ur die parallele und die antiparallele Ausrichtung der Spinvektoren von Strahlteilchen und Targetatomen wurde die Streuquerschnitts- Asymmetrie der Positron-Proton-Streuung bestimmt. In verschiedenen Korrekturverfahren wurden Untergrundprozesse, Spektrometereinfl"usse sowie Strahlungskorrekturen ber"ucksichtigt. Die Untergrundkorrekturen wurden aus den Daten, die Spektrometerkorrekturen aus einer Monte-Carlo- Simulation ermittelt. Die Abh"angigkeit der Monte-Carlo- und Strahlungskorrekturen von der gew"ahlten Modell-Asymmetrie zur Beschreibung der polarisationsabh"angigen Effekte wurde durch die Anwendung eines iterativen Verfahrens minimiert. Aus der vollst"andig korrigierten Streuquerschnitts-Asymmetrie wurde die Asymmetrie g1/F1 im kinematischen Bereich 0.021 < x < 0.85 und Q2 > 0.8 GeV^2 mit einer systematischen Unsicherheit von etwa 8% bei einer statistischen Genauigkeit von 6% bis 20%, ansteigend f"ur abnehmende x-Werte, bestimmt. Die aus g1/F1 berechnete polarisierte Strukturfunktion g1p(x,Q2) wird, unter der Annahme einer von q2 unabh"angigen Asymmetry g1/F1, zu einem festen Wert Q2_0 entwickelt. Ihr erstes Moment im gemessenen x-Bereich betr"agt int_{0.021}^{0.85} dx g1p(x,Q2_0) = 0.122 =- 0.003 (stat) =- 0.010 (sys) at Q2_0 = 2.5 GeV^2. Der Vergleich mit den Werten des SMC-Experimentes am CERN und des E143-Experimentes am SLAC f"ur das erste Moment von g1p wurde unter Anwendung des gleichen Integrationsschemas f"ur den jeweils gemeinsam gemessenen x-Bereich sowie f"ur gleiche Q2_0 Werte durchgef"uhrt. Das Ergebnis der vorliegenden Analyse befindet sich, bezogen auf die statistische Genauigkeit der Messungen, in "Ubereinstimmung innerhalb von 0.6 bzw. 1.2 Standardabweichungen mit den Resultaten des E143- bzw. SMC-Experimentes. Durch Extrapolation der Strukturfunktion auf den gesamten x-Bereich [0,1] wird das erste Moment zu \int_{0}^{1} dx g1p(x,Q2_0) = 0.132 +- 0.003 (stat) +- 0.010 (sys) +- 0.006 (extr) bestimmt, wobei der zus"atzliche Fehler die Unsicherheit in der Extrapolation x -> 0 wiedergibt. Die Interpretation der vorliegenden Messung im Rahmen des Quark-Parton-Modells unter Ber"ucksichtigung von QCD-Korrekturen der Ordnung O(alphaS^3) ergibt einen Beitrag der Quarks zum Gesamtspin des Nukleons von (30 +- 10)% f"ur Q2_0 = 2.5 GeV^2. Dieses Ergebnis entspricht einer Abweichung von der Ellis-Jaffe-Vorhersage um 2.5 Standardabweichungen, bezogen auf den angegebenen Gesamtfehler, und f"uhrt im Kontext des Quark-Parton-Modells zur Interpretation negativ polarisierter Strange-Seequarks mit einem Beitrag von (-9 +- 4)% f"ur Q2_0 = 2.5 GeV^2. Von verschiedenen Gruppen werden aus QCD-Analysen unterschiedlicher Datens"atze Beitr"age der Quarks zum Nukleonspin von 19% bis 44% angegeben. Unter Hinzunahme der Hermes-Messung der polarisierten Neutronstrukturfunktion g1n wurde der Wert der fundamentalen Bjorken-Summenregel f"ur Q2_0 = 2.5 GeV^2 bestimmt. Dieser Wert befindet sich, bei einer auf den Gesamtfehler bezogenen Genauigkeit von 13%, innerhalb von 0.5 Standardabweichungen in "Ubereinstimmung mit der theoretischen Vorhersage, berechnet unter Ber"ucksichtigung von QCD-Korrekturen der Ordnung O(\alphaS^3). / The subject of this thesis is the measurement of the polarised structure function g1p of the proton in deeply inelastic positron-proton-scattering at a centre of mass energy of 7.5 GeV. The data used in the analysis were recorded during the 1997 running period of the Hermes experiment using a longitudinally nuclear polarised hydrogen target in the 27.6 GeV Hera polarised positron storage ring. The cross section asymmetry of positron-proton-scattering has been measured by counting the number of inclusively reconstructed and selected positrons with target spin vector parallel or antiparallel to the beam spin direction. Background processes, spectrometer effects, and radiative corrections have been taken into account by applying different correction procedures. Here background corrections were determined from data while spectrometer corrections were computed from Monte Carlo simulation. The dependence of Monte Carlo and radiative corrections on the model asymmetry chosen to describe polarisation dependent effects has been minimised by applying an iterative procedure. From the fully corrected cross section asymmetry the asymmetry g1/F1 has been computed in the kinematic region 0.021 < x < 0.85 and Q2 > 0.8 GeV^2 with a systematic uncertainty of 8% and a statistical accuracy of 6% to 20%, raising for decreasing x values. The polarised structure function g1p(x,Q2), determined from the asymmetry g1/F1 , was evoluted to a common Q2_0 value assuming g1/F1 to be independent of Q2. Its first moment evaluated in the measured x region is int_{0.021}^{0.85} dx g1p(x,Q2_0) = 0.122 =- 0.003 (stat) =- 0.010 (sys) at Q2_0 = 2.5 GeV^2. This result has been compared with those from E143 at SLAC and from SMC at CERN, both calculated with the same integration scheme and for the kinematic range of Hermes. With respect to the statistical uncertainties the agreement is better than 0.6 and 1.2 standard deviations, respectively. Extrapolation over the entire x range [0,1] yield for the first moment\int_{0}^{1} dx g1p(x,Q2_0) = 0.132 +- 0.003 (stat) +- 0.010 (sys) +- 0.006 (extr) where the additional error gives the uncertainty in the extrapolation x -> 0. The interpretation of this measurement in the framework of the quark parton model taking QCD corrections of the order O(alphaS^3) into account results in a contribution of the quarks to the total nucleon spin of (30 +- 10)% at Q2_0 = 2.5 GeV^2. This result corresponds to a deviation from the Ellis-Jaffe prediction by 2.5 standard deviation regarding the given total uncertainty. Within the quark parton model the deviation can be interpreted as negative polarisation of the strange sea quarks with a contribution of (-9 +- 4)% at Q2_0 = 2.5 GeV^2. Different groups give contributions of the quarks to the nucleon spin of 19% to 44% which were obtained from QCD analyses of various data sets. The fundamental Bjorken sum rule has been determined at Q2_0 = 2.5 GeV^2 using the Hermes measurement of the polarised neutron structure function g1n. With respect to the experimental accuracy of 13 %, the result agrees within 0.5 standard deviation with the theoretical prediction taking QCD corrections of the order O(alphaS^3) into account.

Cette thèse présente un travail relatif à l'étude de la structure en spin longitudinal du nucléon. Le but est de déterminer la contribution des constituants du proton, quarks et gluons, à la formation de son spin 1/2. L'analyse s'appuie sur les données de l'expérience COMPASS qui bénéficie d'un faisceau de muons polarisés à 200 GeV diffusé sur les protons polarisés d'une cible d'ammoniac (NH₃) de 1,2 m de long. On mesure l'asymétrie de spin longitudinal des sections efficaces de diffusion profondément inélastique. On extrait la fonction de structure en spin du proton, g₁p, étendant la couverture cinématique mondiale à des régions inexplorées jusqu'à maintenant (0,0036 < x < 0,57; 1,03 < Q² (GeV/c)² < 96 et 23 < W² (GeV/c)² < 320). Les résultats, d'une grande précision statistique, sont inclus dans une analyse des données mondiales de g₁p, g₁d et g₁n (proton, deutéron et neutron) au 2ème ordre de QCD afin de paramétrer les distributions de quarks et de gluons polarisés. L'étendue de la couverture cinématique en x et Q² des données mondiales de g₁, un élément déterminant pour la sensibilité à la polarisation des gluons ΔG, s'avère trop limitée pour constituer une extraction précise de celle-Ci. Néanmoins, l'analyse QCD permet de déterminer la contribution du spin des quarks au spin du proton à 0.26<ΔΣ<0.33 à Q² = 3 (GeV/c)² dans le schéma MSbar. L'étude montre que l'incertitude principale sur ΔΣ est liée au choix des formes fonctionnelles utilisées dans la régression des données. Enfin, la règle de somme de Bjorken, qui constitue un test de QCD, est vérifiée avec une précision de 9% en utilisant les données de COMPASS uniquement. / The work presented in this thesis is related to the study of the longitudinal spin structure of the nucleon. The aim is to determine the contribution to the spin 1/2 of the proton in terms of its constituents, quarks and gluons. The analysis is performed on the data taken with the COMPASS experiment, which benefits from a polarised muon beam at 200 GeV scattered off polarised protons from an ammonia target of 1.2 m long. The double longitudinal spin asymmetry of deep inelastic scattering cross-Section. The spin-Dependent structure function of the proton g₁p is derived from these measurements, which extend the kinematic world coverage to unexplored region so far (0,0036 < x< 0,57; 1,03 < Q² (GeV/c)² < 96 and 23 < W² (GeV/c)² < 320).The results obtained with a high statistical precision are included in a Next-To-Leading order QCD analysis of world g₁p, g₁d and g₁n (proton, deuteron and neutron) data to parametrise the polarised quark and gluon distributions. The g₁ world coverage of the x and Q² kinematic domain, which is a key point in the sensitivity to the gluon polarisation ΔG, turns out to be too limited for an accurate ΔG determination. Nevertheless, the QCD analysis allows to determine the quark spin contributions to the proton spin to 0.26<ΔΣ<0.33 at Q² = 3 (GeV/c)² in the MSbar scheme. The dominant uncertainty on ΔΣ is related to the choice of functional forms assumed in the fit. Finally, the Bjorken sum rule, which constitutes a fundamental test of QCD, is verified on the COMPASS data alone with a precision of 9%.