La théorie de la Chromodynamique Quantique prédit, dans des conditions de très haute température et densité d'énergie, l'apparition d'une transition d'un état de matière nucléaire ordinaire vers un état de Plasma de Quarks et de Gluons (PQG). Cet état de plasma aurait existé à l'origine de notre univers qui a évolué vers l'état froid que nous connaissons aujourd'hui. Le PQG pourra être recréé en laboratoire lors de collisions entre ions lourds ultra-relativistes auprès du grand collisionneur de hadrons LHC qui entrera en fonctionnement en 2007 au CERN.

Parmi les quatre expériences en cours d'installation sur cet accélérateur que sont ALICE, ATLAS, CMS et LHCb, ALICE est la seule exclusivement dédiée à l'étude des collisions d'ions lourds. La mise en évidence expérimentale du Plasma de Quarks et de Gluons et son étude s'obtiendront grâce aux particules émises telles que hadrons, électrons, muons et photons et mesurées dans différents détecteurs et sous-détecteurs spécifiques. Plus particulièrement les muons issus des décroissances de résonances de quarks lourds, J/Ψ, Ψ',  Υ, Υ' et Υ'' seront identifiés au moyen du spectromètre à muons, et les photons, grace au calorimètre électro-magnétique EMCal.

Notre groupe travaille aujourd'hui principalement avec l'EMCal. Plus d'informations sur nos activités ont été réunies ici : ALICE EMCAL. Nous nous sommes également occupé du système d'alignement du spéctromètre à muon dans le passé. Plus de détails sont disponibles ici ALICE GMS.

• Sujets de stages et de these 2014

Mesures des Facteurs de forme faibles du nucléon, l'expérience G0

L'expérience G0 est une expérience qui va s'est déroulé à TJNAF entre 1999 et 2011. Le but est de mesurer grâce à la diffusion élastique polarisée électron proton, les facteurs de forme faibles du nucléon. Pour plus d’information voir l’ancienne page Web.

Virtual Compton Scattering (Diffusion Compton Virtuelle)

Différentes documentations (en anglais) peuvent se trouver sur les sites suivant

• http://www.physics.odu.edu/~hyde/vcs/vcs_poster.html
• http://www.jlab.org/~luminita/vcs.html

La description des nucléons en termes de quarks et de gluons reste un problème non resolu. Malgré de nombreux efforts, la région non perturbative de QCD n'est pas encore comprise. Pour contraindre les modèles théoriques et rejeter certaines approches, des données expérimentales dans ce domaine d'énergie sont nécessaires. L'expérience de diffusion compton virtuelle (VCS) est une mesure de section efficace de la réaction ep --> e'p gamma dans laquelle le photon (gamma) est émis par le proton diffusé. La diffusion VCS est mis en évidence grâce à l'identification et la mesure de l'impulsion de l'électron et du proton dans deux spectromètres.

L'électron et le proton après réaction sont détectés en coïncidence dans deux spectromètres. L'identification des particules detectées et la mesure de leur impulsion permet de reconstruire la masse manquante (m_gamma=0 MeV). Deux réactions participent au bruit de fond physique. La création de pions neutres (ep--> e'p) peut être facilement éliminée grâce à une bonne résolution en masse manquante (m=135 MeV). Le processus de Bethe-Heitler ep--> e'p gamma dans lequel le photon est produit par l'électron avant ou après diffusion est très bien connu et peut être soustrait de la mesure. L'expérience s'est déroulée en mars-avril 1998 au Thomas Jefferson National Accelerator Facility (TJNAF Virginie, USA), dans le Hall A. Le principal travail de notre équipe sur cette expérience a été d'étudier l'électroproduction de .

• Version postscript "zippé" du rapport de stage.

Transparence de couleur 

 Le Phénomène de Transparence de Couleur (PCT) s'est affirmé comme un outil prometteur pour la compréhension de la structure du nucléon en termes de quarks et de gluons. Les concepts de base du PCT impliquent la sélection, par l'intermédiaire d'une réaction exclusive dure à suffisamment grand moment transféré, d'une configuration très spéciale des quarks à l'intérieur d'un hadron: l'état minimal de valence où les quarks sont très proches les uns des autres et forment un objet de petite taille neutre de couleur (ou mini-hadron). Un tel système singlet de couleur ne peut émettre ou absorber de gluons mous et subit par conséquent une interaction forte très réduite avec les autres nucléons lors de son passage à travers le milieu nucléaire.

Alors que le PCT comme conséquence directe de la physique de la Chromo Dynamique Quantique (CDQ) dans les processus exclusifs durs n'est pas discutable, son applicabilité et sa manifestation dans une expérience donnée restent encore des problèmes ouverts: pour preuve, l'importante controverse suscitée par les premiers signaux expérimentaux obtenus dans les expériences de diffusion quasiélastique (p,p) et de muoproduction de , et leur apparente contradiction issue des expériences (e,e'p). L'analyse ultime de ces expériences nécessite la compréhension totale des mécanismes de sélection du mini-hadron et des rôles réciproques de son évolution temporelle et de son interaction avec la matière nucléaire normale. Celà motive aujourd'hui la recherche de nouvelles voies de réaction et d'observables plus sensibles au PTC.

Equipe de recherche : membres permanents

• Gustavo Conesa-Balbastre, Chargé de recherche au CNRS.
• Julien Faivre, Maitre de conférence (HDR) à l'UGA.
• Christophe Furget, Professeur d'université à l'UGA, Responsable de l'équipe
• Rachid Guernane, Chargé de recherche au CNRS.

Equipe de recherche : doctorants et Post-doctorants

• Jaime Norman, contrat post-doctoral 2007-.
• Hadi Hassan, thèse de doctorat cotutelle UGA-Université libanaise 2016-, Modeling and measuring the b-jet nuclear modification factor in p-Pb at 5,02 TeV with ALICE experiment at the LHC.

• Ritsuya Hosokawa, thèse de doctorat cotutelle UGA-Tsukuba 2016-, Production inclusive et propriétés des jets en collision p-p et Pb-Pb à 5,02 TeV avec l’expérience ALICE auprès du LHC.

Research team : permanent staff

• Gustavo Conesa-Balbastre, Chargé de recherche au CNRS.
• Julien Faivre, Maitre de conférence (HDR) à l'UGA.
• Christophe Furget, Professeur d'université à l'UGA, Responsable du groupe ALICE
• Rachid Guernane, Chargé de recherche au CNRS.

Research team : PhD student and Postdocs

• Jaime Norman, contrat post-doctoral 2007-.

• Hadi Hassan, thèse de doctorat cotutelle UGA-Université libanaise 2016-, Modeling and measuring the b-jet nuclear modification factor in p-Pb at 5,02 TeV with ALICE experiment at the LHC.
• Ritsuya Hosokawa, thèse de doctorat cotutelle UGA-Tsukuba 2016-, Production inclusive et propriétés des jets en collision p-p et Pb-Pb à 5,02 TeV avec l’expérience ALICE auprès du LHC.

L'équipe ALICE s'est constituée à partir d'un groupe de physique hadronique, qui a travaillé depuis les années 90 sur l'accélérateur SATURNE au CEA à Paris (polarimètre POLDER) puis sur l'accélérateur CEBAF au Jefferson Laboratory aux USA (structure électromagnétique du deuton avec l'expérience t20, structure du nucléon avec l'expérience G0, étude des noyaux légers dans le hall A, étude des GPDs dans le hall B). Depuis les années 2005, notre groupe est impliqué dans l'expérience ALICE auprès de LHC au CERN.

Les motivations physiques de la physique hadronique sont liées à l'étude de l'interaction forte entre les constituants élémentaires de la matière que sont les quarks et les gluons. A température ordinaire, ceux-ci sont confinés au sein des hadrons, comme les protons et les neutrons qui forment les noyaux atomiques. C'est pourquoi l'étude des propriétés des hadrons à l'aide de sondes électromagnétiques permet de mieux comprendre l'interaction entre les constituants qui les composent. Par ailleurs, l'utilisation de faisceaux de très grande énergie au LHC permet de produire un large système de quarks et de gluons déconfinés, que l'on appelle le plasma de quarks et de gluons (QGP). L'étude des propriétés du QGP permet d'apporter des informations précieuses sur l'interaction forte entre les constituants et sur la théorie sous-jacente, la chromo-dynamique quantique.

Ces activités scientifiques sont réalisée dans le cadre de larges collaborations internationales et sont le fruit d'échanges colatéraux avec plusieurs universités étrangères comme les universités de Tsukuba (Japon), de Wuhan (Chine) et du Liban.

ALICE au LHC  

L’activité de la majorité des membres de notre équipe se situe auprès de l’expérience ALICE au LHC. L’objectif est de créer grâce à des collisions d’ion lourd (comme le plomb) de très grande énergie un état de la matière particulier. Cet état appelé plasma de quark et de gluon peut-être étudié grâce au détecteur ALICE au CERN.

Note groupe s'est investi dans cette collaboration internationale à la fois sur le hardware que sur les analyses expérimentales. Nous avons entre autres assemblé et calibré un calorimètre électromagnétique EMCAL. Nous participons également à l'agrandissement de la couverture en azimuthe de ce calorimètre en ce moment.  

Nous sommes par ailleurs impliqué dans l'élaboration, la mise en place et le suivi du système de déclenchement de premier niveau. D'autre part, nous avons un role important au sein de la collaboration EMCal en participant à l'optimisation du software de reconstruction des trajectoires des particules, de la calibration offline. Enfin, nous participons à plusieurs analyses expérimentales mettant en jeux des photons, ou des jets. Pour plus d'information, voir ici.