STAGE Tomographie du nucléon: le proton en 3D

Le projet de stage se concentrera sur l'analyse des données d'une expérience récente au Jefferson Lab, dans laquelle un faisceau d'électrons de 11 GeV a été diffusé à partir d'une cible de protons. La mesure est sensible à la structure interne du proton.

La diffusion d'électrons de haute énergie à partir d'un proton est l'un des outils expérimentaux les plus puissants dans l'étude de sa structure. Des expériences à l'accélérateur linéaire SLAC dans les années 1950 et 1960, utilisant un faisceau d'électrons et une cible d'hydrogène fixe, ont montré que le proton avait des dimensions spatiales et identifiait des centres de diffusion ponctuels à l'intérieur, appelés partons. La reconnaissance ultérieure de ces centres de diffusion comme des quarks a conduit à la compréhension du proton comme un état lié de quarks, confiné par l'interaction forte qui est médiée par l'échange de gluons. La théorie de la chromodynamique quantique (QCD) décrit ces interactions, mais ses équations ne peuvent pas être résolues analytiquement pour calculer les propriétés du proton. Notre compréhension de la structure du proton repose donc fortement sur son étude expérimentale. Comprendre les distributions des quarks et des gluons à l'intérieur du proton permet de répondre à questions sur leur structure, et ainsi de mieux comprendre la matière qui constitue plus de 99% de la masse visible de l'univers.

Le projet de stage se déroulera au Laboratoire de Structure du Nucléon (LSN) de l'Institut de Recherche sur les Lois Fondamentales de l'Univers (IRFU). Il se concentrera sur l'analyse des données pour une mesure d'un processus de diffusion sensible au distributions de partons dans un proton, à partir d'une expérience récente dans le hall B du Jefferson Lab, un accélérateur d'électrons de 12 GeV. Hall B abrite un cible fixe et le réseau de détecteurs CLAS12. Plus précisément, le projet s'agira d'utiliser des programmes informatiques pour reconstruire des particules à partir d'impacts dans les détecteurs, extraire des événements d'intérêt et analyser les distributions avec des applications de techniques statistiques. Il s'agira également d'exécuter et d'analyser des simulations informatiques de l'expérience. Le projet donnera au candidat une compréhension unique du fonctionnement des expériences modernes de physique nucléaire et hadronique, en lui présentant les étapes principales, des impacts dans un détecteur à la mesure d'une quantité physique d'intérêt.