Academic literature on the topic 'Quark fragmentation'

Un des buts de la collaboration COMPASS est l'étude de la structure de spin du nucléon. La question de la polarisation des quarks de la mer est un sujet capital en physique hadronique, en particulier pour la polarisation du quark étrange. En vue de mieux contraindre la polarisation des quarks, une connaissance précise des fonctions de fragmentation (FFs), qui expriment l'hadronisation d'un quark q en un hadron h dans l'état final, est nécessaire. Les FFs peuvent être extraites depuis les multiplicités de hadrons produites en diffusion inélastique profonde semi-inclusive (SIDIS). Les données ont été prises à COMPASS avec un faisceau de muons de 160 GeV/c diffusant sur une cible de protons pure (1H₂). La présente thèse présente les mesures des multiplicités de hadrons chargés (pions, kaons et protons) faites à partir des données SIDIS collectées en 2016. Elle détaille aussi les améliorations apportées au générateur d'événement DJANGOH dans le but d'améliorer la description des corrections radiative inclusive et semi-inclusive qui sont ensuite utilisées comme facteurs de corrections aux multiplicités. Les données couvrent un large spectre cinématique : Q² &gt; 1 (GeV/c)², y ε [0.1,0.7], x ε [0.004,0.4], W ε [5,17] GeV et z ε [0.2,0.85]. Ces multiplicités, qui représentent un total d'environ 1800 points de données, apportent une contribution importante aux fit QCD globaux des données mondiales à NLO, visant à la détermination des FFs. Les FFs de quarks en kaons sont particulièrement attendues car elles pourront mieux contraindre la polarization du quark étrange<br>One of the goals of the COMPASS collaboration is the study of the nucleon spin structure. The question of the polarization of the sea quark is a burning issue in the hadronic physics, especially for the strange quark polarization. In order to better constrain the quark polarization, a precise knowledge of the quark Fragmentation Functions (FFs) into hadrons, which are the final state hadronisation of quark q into hadron h, is mandatory. The FFs can be extracted from hadron multiplicities produced in Semi-Inclusive Deep Inelastic Scattering (SIDIS). Data were taken at COMPASS from a 160 GeV/c muon beam scattering off a pure proton target (1H₂). This thesis presents the measurement of charged hadrons (pions, kaons and protons) multiplicities from SIDIS data collected in 2016. It also details the improvements brought to the DJANGOH event generator to better describe the inclusive and semi-inclusive radiative corrections in DIS that are then used as correction factors to the multiplicities. The data cover a large kinematical range : Q² &gt; 1 (GeV/c)², y ε [0.1,0.7], x ε [0.004,0.4], W ε [5,17] GeV et z ε [0.2,0.85]. These multiplicities, which represent about 1800 data points in total, provide an important input for global QCD fit of world data at NLO, aiming at the FFs determination. The quark FFs into kaons are particularly awaited as they can better constrain the strange quark polarization

La formation des hadrons est, dans le cadre de la théorie quantique de couleur (QCD), un processus non-perturbatif ; cette caractéristique entraîne d’importantes difficultés théoriques. C’est pourquoi, les mesures expérimentales de fragmentation dans différents noyaux sont une nécessité afin d’obtenir des progrès tangibles dans la compréhension des mécanismes de formation des hadrons. La thèse commence par les bases théoriques nécessaires à une telle approche, suivies des principaux modèles qui lui sont associés.La thèse se poursuit par l’analyse de données de Jefferson Lab obtenues à l’aide d’un faisceau d’électrons de 5 GeV incident sur différentes cibles (2H, C, Al, Fe, Sn et Pb). Les produits de la réaction sont mesurés avec le spectromètre CLAS. Les principaux résultats de cette expérience sont : (a) l’analyse multi-dimensionnelle des observables mesurées, qui permet une meilleure confrontation avec les modèles théoriques et l’extraction d’informations temporelles sur la fragmentation, et (b) l’observation d’une atténuation hadronique non-linéaire en fonction du rayon du noyau cible. Dans une partie plus théorique, le générateur d’événements PyQM, développé dans le but de reproduire les données de la collaboration HERMES, est présenté. Les résultats sont mitigés, en effet la base théorique utilisée ne semble pas s’appliquer au cas étudié, néanmoins certaines caractéristiques des données sont reproduites permettant de comprendre leurs origines parfois inattendues. Enfin, les possibilités d’expériences futures, à Jefferson Lab et dans un collisionneur ion-électron (EIC), sont explorées<br>The hadron formation is, in the framework of the quantum chromodynamics theory (QCD), a non-perturbative process; this characteristic leads to important theoretical challenges. This is why experimental measurements of fragmentation in nuclei are a necessity in order to obtain substantial progress in our understanding of the mechanisms of hadron formation. The thesis begins with the introduction of theoretical background, followed by an overview of theoretical models. The thesis continues with the analysis of Jefferson Lab data obtained with a 5 GeV electron beam incident on various targets (2H, C, Al, Fe, Sn and Pb). The reaction products are measured with the CLAS spectrometer of Hall B. The main results are: (a) a multi-dimensional analysis of the measured observables, which permits a better confrontation with theoretical models and the extraction of temporal information on fragmentation, and (b) the observation of a non linear hadronic attenuation as a function of the target’s nuclear radius. The PyQM event generator, developed to reproduce the data from the HERMES collaboration, is also presented. The results are ambivalent, the theoretical basis used does not seem to apply to the studied case, however, some characteristics of the data are reproduced allowing to understand their origin, which is sometimes unexpected. Finally, the possibilities for future experiments, at Jefferson Lab and at an Electron-Ion Collider (EIC), are explored

Using an approach based on Soft Collinear Effective Theory (SCET) and Heavy Quark Effective Theory (HQET) we determine the b-quark fragmentation function from electron-positron annihilation data at the Z-boson peak at next-to-next-to leading order with next-to-next-to leading log resummation of DGLAP logarithms, and next-to-next-to next -to leading log resummation of endpoint logarithms. This analysis improves, by one order, the previous extraction of the b-quark fragmentation function. We find that while the addition of the next order in the calculation does not much shift the extracted form of the fragmentation function, it does reduce theoretical errors indicating that the expansion is converging. Using an approach based on effective field theory allows us to systematically control theoretical errors. While the fits of theory to data are generally good, the fits seem to be hinting that higher order correction from HQET may be needed to explain the b-quark fragmentation function at smaller values of momentum fraction.

Understanding the nucleon structure is currently one of the main challenges encountered in nuclear physics. The present work represents a contribution to the study of the nucleon structure and deals, in particular, with the study of the role of strange quarks in the nucleon. The latter can be investigated by determing the strange quark distribution in the nucleon as well as the contribution of the spins of strange quarks to the nucleon spin ($\Delta s$). This work first presents a measurement of $\Delta s$ performed via Deeply Inelastic Scattering of a muon beam off polarized proton and deuterium targets. The result is found to be strongly dependent on the quark fragmentation functions into hadrons (FFs), which define the probability that a quark of a given flavour fragments into a final state hadron. The FFs are poorly known, in particular, the FF of strange quark into kaons, which play an important role in the determination of $\Delta s$. In deep inelastic scattering process, the access to the FFs is provided by the hadron multiplicities which, in turn, define the average number of hadrons produced per DIS event. Pion and kaon multiplicities have been extracted versus different kinematic variables, using DIS data collected by deeply inelastic scattering of a $160$ GeV muons off a deuterium target. A first LO extraction of the fragmentation functions has then been performed using the measured pion and kaon multiplicities.

L'idée de base de cette thèse est la mesure de la fonction de fragmentation du quark b dans un environnement de collisionneur e+e−, le LEP, à une énergie dans le centre de masse qui est celle du pic du Z0 et sa transposition dans le cadre d'un collisionneur hadronique, le TeVatron, à une énergie dans le centre de masse de 1,96 TeV. Pour cela on utilise le cadre de l'expérience DELPHI au LEP et celui de l'expérience CDF au TeVatron. Ces deux détecteurs sont particulièrement bien adaptés pour réaliser cette mesure. Tous deux bénéficient du nécessaire ensemble de sous-détecteurs de traces et d'identification de particules très performants. De plus CDF s'est équipé d'un système de déclenchement novateur, basé sur l'information du trajectographe gazeux et du microvertex, qui lui permet de tirer le meilleur profit des hauts taux de production de b en collisionneur hadronique. L'analyse développée ici extrait les composantes QCD perturbative et QCD non perturbative de la fonction de fragmentation dans le contexte e+e−. En effet, dans ce cadre, le processus QCD est bien compris, ce qui permet d'extraire la partie non perturbative directement à partir des données et non pas, comme habituellement, par comparaison avec les prédictions de divers modèles de fragmentation introduits dans le Monte Carlo et en ajustant les paramètres pour faire correspondre au mieux données simulées et réelles. On peut directement utiliser la partie non perturbative de la fonction de fragmentation ainsi trouvée à l'environnement d'un collisionneur hadronique, pourvu que l'on se place dans le même cadre de travail et que l'on tienne correctement compte de tous les processus QCD de production du b. L'impact de cette étude pour d'autres mesures telle que, par exemple, celle des oscillations Bs ou celle de la section efficace de production du b au TeVatron est présenté en conclusion de ce travail.

One of the goals of the COMPASS experience is the study of the nucleon spin structure. Data were taken from a polarized muon beam (160 GeV/c) scattering off a polarized target (6LiD or NH3). In this context, the need of a precise knowledge of quark Fragmentation Functions (final-state hadronisation of quarks q into hadrons h, FFs) was raised. The FFs can be extracted from hadron multiplicities produced in Semi-Inclusive Deep Inelastic Scattering (SIDIS). This thesis presents the measurement of charged hadrons (pions and kaons) multiplicities from SIDIS data collected in 2006. The data cover a large kinematical range: Q2&gt;1 (GeV/c)2, y є [0.1,0.9], x є [0.004,0.7] and W є [5,17] GeV. These multiplicities provide an important input for global QCD analyses of world data at NLO, aiming at the FFs determination<br>L'un des objectifs de l'expérience COMPASS est l'étude de la structure du nucléon de spin. Les données ont été prises à partir d'un faisceau de muons polarisée (160 GeV/c) diffuse sur une cible polarisée (6LiD ou NH3). Dans ce contexte, la nécessité d'une connaissance précise des fonctions de fragmentation des quarks (état final du hadronisation de quarks q en hadrons h, FFs) a été soulevée. Le FFs peuvent être extraites de multiplicités de hadrons produits en Semi-Inclusive diffusion profondément inélastique (SIDIS). Cette thèse présente la mesure de la multiplicité de hadrons charge (pions et kaons) à partir de données SIDIS collectées en 2006. Les données couvrent un large domaine cinématique : Q2&gt;1 (GeV/c)2, y є [0.1,0.9], x є [0.004,0.7] and W є [5,17] GeV. Ces multiplicités fournissent un apport important pour l'analyse des données mondiales au 2ème ordre de QCD, visant la détermination de FFs

L'expérience ALICE, qui utilise les collisions d'ions lourds ultra-relativistes produites par le LHC au CERN, est dédiée à l'étude d'un nouvel état de la matière nucléaire, qui pourrait se présenter sous la forme d'un plasma de quarks et de gluons (QGP). Parmi les sondes portant des informations sur les propriétés de ce milieu, celles relatives à la production des jets de grande impulsion transverse sont particulièrement intéressantes. L'analyse présentée dans cette thèse s'intéresse aux évènements photon-jet, qui comportent un photon de grande impulsion transverse avec un jet émis dans la direction opposée. Ce dernier est issu de la fragmentation d'un parton, une fois qu'il a traversé le QGP. La thèse comprend une étude des observables pertinentes pour la mesure des corrélations photon-hadron ainsi qu'une analyse des premières données du LHC en collisions proton-proton. Des résultats préliminaires sur l'impulsion transverse des partons incidents et la fonction de corrélation ont ainsi été obtenus.