A partial-wave analysis of pion photoproduction data up to a photon lab energy of 1.8 GeV has been performed. Both energy-dependent and energy-independent solutions have been obtained. The energy-dependent parametrization incorporates the recently determined elastic pion nucleon scattering amplitudes in such a way as to satisfy unitarity and utilize the resonance structure contained in the pion nucleon elastic amplitudes. Starting from the energy-dependent solution, energy-independent partial-wave solutions are obtained at a set of energies from threshold to 1.8 GeV. The data base used in the analysis contains 11,911 data from the reactions. The predictions of our solution are compared with the experimental data and previous analyses. Suggestions are made for future experiments. A total of sixteen resonances exist in the energy range from threshold to 1.8 GeV. These resonance states are studied using our energy-independent solutions. Photon decay couplings to the sixteen resonances are extracted. These couplings are also compared with previous solutions and quark model predictions. / Ph. D.

<p>Neutral two- and three-pion productions in proton-proton collisions at a center of mass energy of 2.465 GeV have been studied using the WASA detector and an internal pellet target at the CELSIUS storage ring in Uppsala. An important part of the detector for the measurments was a central electromagnetic calorimeter composed of 1012 CsI crystals, which measured the photons originating from neutral pion decays. Test measurements and calibration procedures for this detector part were carried out. An important part of the analysis was the identification of the neutral pions from the invariant mass of the decay gammas and the use of Monte Carlo simulations to understand the detector responds.</p><p>Total cross sections for the pp→ppπ⁰π⁰ and pp→ppπ⁰π⁰π⁰ reactions are presented as well as distributions of relevant kinematical variables for the pp→ppπ⁰π⁰ reaction.</p><p>The distributions show significant deviations from phase space predictions. These deviations are typical for resonance production. The excitation of two simultaneous Δ resonances seems to be the main reaction mechanism. </p>

Neutral two- and three-pion productions in proton-proton collisions at a center of mass energy of 2.465 GeV have been studied using the WASA detector and an internal pellet target at the CELSIUS storage ring in Uppsala. An important part of the detector for the measurments was a central electromagnetic calorimeter composed of 1012 CsI crystals, which measured the photons originating from neutral pion decays. Test measurements and calibration procedures for this detector part were carried out. An important part of the analysis was the identification of the neutral pions from the invariant mass of the decay gammas and the use of Monte Carlo simulations to understand the detector responds. Total cross sections for the pp→ppπ0π0 and pp→ppπ0π0π0 reactions are presented as well as distributions of relevant kinematical variables for the pp→ppπ0π0 reaction. The distributions show significant deviations from phase space predictions. These deviations are typical for resonance production. The excitation of two simultaneous Δ resonances seems to be the main reaction mechanism.

Simultaneous measurement of cross sections for pion production in pp recations at beam momenta of 805.2 MeV/c and 796.0 MeV/c with the TOF spectrometer at the COSY accelerator. / Simultane Bestimmung der Wirkungsquerschnitte von pionenproduzierenden pp-Reaktionen bei Strahlimpulsen von 805,2 MeV/c und 796,0 MeV/c mit dem TOF-Spektrometer am Beschleuniger COSY.

Simultaneous measurement of cross sections for pion production in pp recations at beam momenta of 805.2 MeV/c and 796.0 MeV/c with the TOF spectrometer at the COSY accelerator. / Simultane Bestimmung der Wirkungsquerschnitte von pionenproduzierenden pp-Reaktionen bei Strahlimpulsen von 805,2 MeV/c und 796,0 MeV/c mit dem TOF-Spektrometer am Beschleuniger COSY.

L’expérience Tokai-to-Kamioka (T2K), située au Japon, étudie les oscillations des neutrinos et anti-neutrinos muoniques. Elle se donne pour objectif de mesurer les paramètres de la matrice de mélange, en particulier l’angle de mélange θ13 et la phase de violation de la symétrie CP. L’incertitude principale sur ces mesures provient de la méconnaissance des interactions des neutrinos avec les noyaux des divers matériaux composant les détecteurs. Afin de réduire ces erreurs systématiques, le détecteur WAGASCI, composé d’un réseau de barres de scintillateurs dans une cuve d’eau, a été construit et installé en 2016 sur le site de J-PARC à Tokai.Nous présentons dans cette thèse le phénomène d’oscillation des neutrinos et les effets nucléaires qui permettent de décrire les interactions entre neutrinos et noyaux. Nous illustrons également la construction du premier module WAGASCI – appelé le WaterModule – effectuée à l’automne 2015 ainsi que les études d’étalonnage de la réponse en énergie du détecteur.Les données collectées avec le WaterModule sont ensuite utilisées pour mesurer la section efficace des interactions par courant chargé des neutrinos muoniques produisant un pion dans l’état final (canal CC1π). Nous présentons ainsi les étapes menant à cette mesure : l’identification des particules, la sélection d’un échantillon d’évènements candidats puis l’étude des incertitudes statistiques et systématiques. Pour extraire la section efficace en fonction de l’angle et de l’impulsion du muon, nous utilisons une méthode statistique (unfolding) itérative pour laquelle un critère de convergence doit être établi ; nous présentons cette méthode ainsi qu’un moyen de construire un critère de convergence dicté par les données.Cette mesure, comme l’ensemble des mesures effectuées avec le détecteur WAGASCI, contribuera à réduire de manière significative les incertitudes systématiques de l’expérience T2K, ouvrant la voie à la mesure de la phase de violation de la symétrie CP. / The Tokai-to-Kamioka experiment (T2K), located in Japan, studies oscillations of muon neutrinos and antineutrinos. It aims to measure neutrino mixing parameters, such as the mixing angle θ13 and the CP-symmetry violating phase. The principal uncertainty on these measurements relates to the limited knowledge on neutrino-nucleus interactions on various target materials in the detectors. In order to reduce these systematic uncertainties, the WAGASCI detector – a lattice of scintillator bars in a water tank – has been built and installed in 2016 at J-PARC (Tokai, Japan).In this thesis we introduce neutrino oscillations alongside the nuclear effects required to describe how neutrinos interact with nuclei. We also show how the first WAGASCI module, the so-called WaterModule, was built in autumn 2015 in Tokai. The charge calibration of the WaterModule is also presented.The first WaterModule data are used to measure the muon neutrino charged-current cross section with one charged pion in the final state (CC1π channel). We detail the steps leading to this measurement: the particle identification; the selection of CC1π-candidate events; and the study of statistical and systematic uncertainties. To extract the double differential cross section with respect to muon momentum and angle, we use an iterative unfolding approach that requires a convergence criterion. We present this method and a way to build a data-driven convergence criterion.This measurement, as well as all coming measurements from the full WAGASCI detector, will contribute to significantly reduce the systematic errors for the T2K experiment. We will thus take a step further towards the measurement of the CP-symmetry violating phase.

No description available.

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Proton-neutron electron-positron pair production cross sections are calculated in the framework of the pseudoscalar one-pion exchange model in a fully relativistic manner. A computer program has been developed to evaluate invariants and Dirac traces for a given data point. The sections for symmetric coplanar events for laboratory kinetic energies of 10 to 250 MeV were calculated for pair angles of 20° to 120°. Frequency distributions were also calculated, at a laboratory energy of 200 MeV, using a random number generator to select data points. The frequency distributions are illustrated by curves. It was noted that the inclusion of heavier bosons will not significantly improve the results at laboratory energies less than 200 MeV.

L'expérience OPERA (Oscillation Project with Emulsion t-Racking Apparatus) se propose de vérifier les résultats de Super-Kamiokande, tout en détectant l'apparition de neutrino tau dans un faisceau originellement "pur" en neutrino muonique, révélée par la topologie caractéristique de la désintégration du tau. La cible d'OPERA est constituée de murs de briques qui sont une alternance de feuilles de plomb et d'émulsions. Les émulsions sont des trajectographes de grande précision (~1 micron) qui vont être utilisés en masse lors de l'expérience et leur analyse nécessite un système de scan automatisé dédié. Tout d'abord, cette thèse a consisté en la participation à la mise en place du premier laboratoire de scan en France. La précision obtenue est conforme aux exigences de l'expérience et la rapidité demandée sera atteinte dans quelques mois. Ensuite, la séparation des pions et des muons à basse énergie a étudiée. Les premiers résultats, montrant la possibilité d'une telle séparation, ont été exposés. Enfin, un programme de reconstruction de ces particules en fin de parcours a été développé et testé, tenant compte des performances de scan auparavant étudiées.