Contribution du quark étrange à la structure électromagnétique du nucléon : Les résultats de l'expérience PVA4 à Q² = 0.23 (GeV/c)²

Fin de rédaction: le 18 Janvier 2007Quantum Chromodynamics describes the proton as three valence quarks surrounded by a sea of quark – antiquark pairs and gluons. The purpose of an international program, which the PVA4 experiment takes part, is to quantify the contribution of the strange quark to the charge and current distributions in the nucleon. Experimentally, to determine theses distributions measurements of elastic scattering of longitudinally polarized electrons on a hydrogen target are performed. Two types of interaction intervene in these experiments: the electromagnetic interaction (virtual photon exchange) which dominates, and the weak interaction (neutral boson Z0 exchange). The non-conservation of parity in the weak interaction induces an asymmetry in the counting rate according to the helicity of the electron beam. The difficulty of these experiments is that they require to control the systematic errors and to record high statistics due to the low asymmetry (about 10-5 and 10-6 according to the transferred momentum). This document presents the first Rosenbluth separation specific to the PVA4 at Q² = 0.23 (GeV/c)². A formalism related to the violation of parity to separate the strange form factors is developed. The PVA4 experimental setup dedicated to the measurement is given, as well as the Monte Carlo technique used to extract the strange quark contribution is detailed. The results of the analysis are presented, and show that while the strange electric component is compatible with a null value, a nonzero contribution of the magnetic part is possible.La chromodynamique quantique décrit le proton comme étant trois quarks de valence qui baignent dans une mer de paires quarks-antiquarks et de gluons. Un programme expérimental international, dans lequel se place l'expérience PVA4, a pour but de quantifier la contribution des quarks étranges aux distributions de charge et de courant du nucléon. Pour déterminer expérimentalement cette contribution, des expériences de diffusion élastique d'électrons polarisés longitudinalement sur une cible d'hydrogène liquide sont réalisées. Deux types d'interaction interviennent dans ces expériences : l'interaction électromagnétique (échange de photon virtuel), qui domine, et l'interaction faible (échange de boson Z0). La non-conservation de la parité dans l'interaction faible au cours de ces expériences induit une asymétrie du taux de comptage en fonction de l'hélicité des électrons incidents. Une difficulté de ces expériences est qu'elles nécessitent de maîtriser les erreurs systématiques et d'enregistrer de fortes statistiques du fait de la faible asymétrie escomptée (de l'ordre de 10-5 à 10-6 selon l'impulsion transférée). Ce document présente la première séparation de Rosenbluth propre à PVA4 à Q² = 0.23 (GeV/c)². Nous développons le formalisme lié à la violation de parité pour séparer les facteurs de forme étranges. Nous décrivons le dispositif expérimental de PVA4 dédié à la mesure et nous détaillons la technique basée sur la méthode de Monte Carlo pour extraire la contribution étrange. Nous présentons les résultats de l'analyse. Nous montrons alors que la partie électrique étrange est compatible avec la valeur nulle et qu'une contribution non nulle de la partie magnétique étrange est possible