A bien des égards, le complément naturel d’un faisceau polarisé d’électrons est un faisceau polarisé de positrons. Dans le contexte du programme expérimental DVCS à JLab, la comparaison entre la diffusion de ces deux faisceaux permettrait une séparation expérimentale complète des différentes amplitudes de la réaction (e,e’g) et conséquemment, une détermination plus précise des différentes GPD. L’expérience PEPPo est un premier pas dans la direction du développement d’une source polarisée intense de positrons (SPIP) et consiste en la démonstration expérimentale d’un nouveau concept de SPIP.
PEPPo utilise le rayonnement de freinage d’électrons polarisés de faible énergie (2-8 MeV) dans une cible de charge élevée pour produire des photons polarisés qui, au sein de la même cible, se matérialisent en paires e+e- polarisées. Les performances actuelles des sources polarisées d’électrons, tant en intensité (~ 4 mA) qu’en polarisation (> 85%), permettent d’envisager un avenir prometteur pour ce concept qui n’a cependant jamais été expérimentalement étudié. L’efficacité du transfert de polarisation du faisceau initial d’électrons au faisceau secondaire de positrons, sa dépendance en énergie et l’influence de l’épaisseur de la cible de production sont les grandeurs qui seront mesurées par l’expérience PEPPo.
Le dispositif expérimental PEPPo constitue une nouvelle ligne de faisceau localisée à l’injecteur de JLab. Un premier segment permet de contrôler et caractériser le faisceau arrivant sur la cible où sont produits les positrons. Il est suivi d’un ensemble magnétique permettant de collecter les positrons et de sélectionner leur énergie. Un troisième segment permet de contrôler et caractériser le faisceau secondaire de positrons qui est alors focalisé sur un polarimètre à transmission Compton. Ce détecteur comporte une première cible de tungstène dans laquelle les positrons sont convertis en photons polarisés ; la mesure de l’absorption de ces photons dans une cible polarisée de 7,5 cm de fer en fonction de l’orientation de la polarisation initiale des positrons (soit le faisceau primaire d’électrons) ou de la polarisation de la cible permet de déterminer la polarisation des positrons. Les photons transmis sont mesurés dans un calorimètre électromagnétique constitué de 9 cristaux d’Iodure de Césium dopés au Thallium et lus par des photomultiplicateurs R6236-01 (Hamamatsu).
Réalisations techniques
Le polarimètre à transmission de PEPPo est issu du polarimètre de l’expérience E166 du SLAC qui a opéré dans la même gamme d’énergie. Le LPSC a pris en charge l’ensemble des modifications nécessaires pour adapter le polarimètre aux besoins spécifiques de l’expérience PEPPo. Cet instrument comporte un calorimètre électromagnétique, un aimant d’analyse ainsi qu’un blindage de plomb conséquent (~3 t) entourant le calorimètre. Ces 3 éléments sont placés sur une table dont le plateau supérieur mobile permet d’ajuster précisément la position.
Le polarimètre a entièrement été conçu, réalisé puis installé sur la ligne de faisceau de JLab par les équipes techniques du LPSC. Il faut souligner l’importance et l’efficacité des équipes techniques du LPSC qui ont réalisé ce projet en moins d’une année. Le SDI a assuré la coordination technique du projet, la conception du polarimètre, la réalisation d’un trigger cosmique, la conception et la réalisation d’un système LED d’étalonnage, la mise en place et la participation aux tests du calorimètre, la gestion et le suivi de l’expédition de l’ensemble du polarimètre à JLab et son montage à JLab. Le SE a conçu et suivi la fabrication et les tests de bases amplifiées des photomultiplicateurs, ainsi que de la carte interface. Le SERM a vérifié par des calculs par éléments finis la solidité du bâti de la table et fabriquer à l’atelier les éléments mécaniques composants le calorimètre. Le SA a défini les caractérisations magnétiques de l'aimant d'analyse et a fourni une expertise en polarimétrie. Le SAF a assuré la gestion des commandes, factures et missions relatives au projet.
L’installation de la ligne PEPPo a été réalisé à JLab et les prrises de données se sont déroulées avec succés en mai et juin 2012.
