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Calcul des corrections radiatives à la diffusion compton virtuelle. Mesure absolue de l'énergie du faisceau d'électrons de Jefferson Lab. (Hall A) par une méthode magnétique : projet ARC
Marchand D.
Thèses. Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II (17/04/1998), Pascal Vernin (Dir.)
[oai:tel.archives-ouvertes.fr:tel-00298382] - http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00298382
Calcul des corrections radiatives à la diffusion compton virtuelle. Mesure absolue de l'énergie du faisceau d'électrons de Jefferson Lab. (Hall A) par une méthode magnétique : projet ARC
Dominique Marchand ()1
1 :  IPNO - Institut de Physique Nucléaire d'Orsay
http://ipnweb.in2p3.fr
CNRS : UMR8608 – IN2P3 – Université Paris XI - Paris Sud
IPN - 15, rue Georges Clemenceau - 91406 ORSAY CEDEX
France
Calculation of radiative corrections to Virtual Compton Scattering. Absolute Energy Measurement of the Jefferson Lab Electron Beam (Hall A) through a Magnetic Method : the ARC project
Thèses
17/04/1998
Cette thèse, articulée en deux parties, présente le calcul des corrections radiatives à la diffusion Compton virtuelle (VCS) et décrit la méthode magnétique (projet ARC) adoptée dans le Hall A à Jefferson Lab. pour mesurer l'énergie absolue du faisceau d'électrons avec une précision de 10-4.

Les expériences de diffusion Compton virtuelle nous permettent d'accéder à de nouvelles observables du proton : les polarisabilités généralisées. L'extraction de ces polarisabilités s'effectuant par comparaison des sections efficaces expérimentale et théorique, il est indispensable de contrôler avec une grande précision les erreurs systématiques et les effets radiatifs liés à l'expérience. Un calcul complet des corrections radiatives internes a donc été mené dans le cadre de l'électrodynamique quantique. Ce calcul inédit tient compte de tous les graphes contribuant à l'ordre alpha^4 au niveau de la section efficace à l'exception de ceux mettant en jeu l'échange de deux photons entre les bras leptonique et hadronique ainsi que ceux relatifs au rayonnement du proton. La méthode de régularisation dimensionnelle a été employée pour le traitement des divergences ultraviolettes et infrarouges. Après utilisation d'une procédure d'addition-soustraction, la compensation infrarouge est vérifiée. Nous avons privilégié le calcul analytique pour les intégrales les plus internes et avons eu ensuite recours à un traitement numérique spécifique. Les résultats présentés correspondent aux différentes cinématiques de l'expérience VCS qui s'est déroulée à TJNAF en 1998.

La méthode de mesure absolue d'énergie que nous avons développée s'appuie sur la déviation magnétique, constituée de huit dipôles identiques, conduisant le faisceau de l'accélérateur au hall A expérimental. L'énergie est déterminée à partir de la mesure absolue de l'angle de déviation du faisceau dans le plan horizontal et de la mesure absolue de l'intégrale de champ magnétique le long de la déviation magnétique. La mesure de l'angle de déviation se décompose en une mesure ponctuelle d'un angle de référence (par une méthode optique d'autocollimation) et en une mesure « en ligne » des déviations angulaires du faisceau par rapport à cet angle de référence (utilisation de quatre profileurs à fil : une paire en amont et une paire en aval de l'arc). L'intégrale de champ absolue le long de la déviation résulte, elle, de la mesure ponctuelle de la somme des intégrales de champ relatives des huit dipôles de l'arc par rapport à un aimant de référence et de la mesure « en ligne » de l'intégrale de champ de cet aimant de référence alimenté en série avec les huit autres de l'arc.
This thesis, divided into two parts, presents the calculation of radiative corrections to virtual Compton scattering (VSC) and describes the magnetic method (ARC project) adopted in the Hall A of Jefferson Lab. to measure the electron beam energy within an accuracy of 10-4.

Virtual Compton scattering experiments allow us to access to new proton observables: the generalized polarizabilities. As the extraction of those polarizabilities is made by comparing experimental and theoretical cross sections, systematical errors and radiative effects related to the experiments must be very accurately controlled. Therefore, a complete calculation of internal radiative corrections has been done in the frame work of quantum electrodynamics. This original calculation takes into account all graphs which contribution to the cross section is in alpha^4 except those related to proton radiation and to the exchange of two photons between leptonic and hadronic arms. The dimensional regularization method has been used for ultraviolet and infrared divergences treatment. After an addition-subtraction procedure, the infrared compensation is verified. Analytical calculation has been favored for the more internal integrals and then a specific numerical treatment has been employed for all other integrals. The results presented correspond to the different kinematics of VCS experiment which was held at TJNAF.

The method of absolute energy measurement we developed is based on the magnetic deviation composed of eight identical dipoles and leading the beam to the Hall A. The energy is determined from the measurement of the bending angle of the beam and from the measurement of the magnetic field integral along the deviation. The measurement of the bending angle is decomposed in a punctual measurement of a reference angle (by autocollimation) and in an on-line measurement of the deviations of the beam from that reference angle (four wire scanners are used). The absolute field integral along the deviation results from the punctual measurement of the relative field integral of the eight dipoles to a reference magnet and from the on-line measurement of that reference magnet.
Physique/Physique Nucléaire Théorique
Projet ARC, collaroration JLab Hall A, collaboration VCS, collaboration A1

Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II
Ecole doctorale des sciences fondamentales
physique subatomique et astroparticules
Numéro d'ordre D.U. 1008; CEA/IRFU(ex-DAPNIA)/SPhN-98-04T
Français

Pascal Vernin
P.Y. Bertin (co-directeur)
J.M. de Conto
J. Feltesse
N. D'Hose (Rapporteur)
K. de Jager
L.C. Maximon (Rapporteur)
J.C. Montret (Président)
P. Vernin

corrections radiatives – VCS – diffusion Compton virtuelle – polarisabilités – polarisabilités généralisées – régularisation dimensionnelle – TJNAF – JLab – mesure d'énergie – ARC – diagnostics faisceau – profileur à fils – autocollimation – aimant de référence – intégrale de champ – bobine de mesure
radiative corrections ; VCS, virtual Compton scattering ; polarizabilities ; generalized polarizabilities ; dimensional regularization ; TJNAF; JLab; energy measurement ; ARC ; beam diagnosis ; wire scanner ; autocollimation ; reference magnet ; field integral ; search coil
17/04/1998
Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II
Ecole doctorale des sciences fondamentales
physique subatomique et astroparticules
Pascal Vernin
P.Y. Bertin (co-directeur)
J.M. de Conto
J. Feltesse
N. D'Hose (Rapporteur)
K. de Jager
L.C. Maximon (Rapporteur)
J.C. Montret (Président)
P. Vernin
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