Feasibility studies of a polarized positron source based on the bremsstrahlung of polarized electrons

(1)

HAL Id: tel-00647307

https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00647307

Submitted on 1 Dec 2011

HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci-entific research documents, whether they are pub-lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.

Feasibility studies of a polarized positron source based

on the bremsstrahlung of polarized electrons

Jonathan Dumas

To cite this version:

(2)

THÈSE

Pour obtenir le grade de

DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ DE GRENOBLE

Spécialité : Physique Subatomique & Astroparticules

Arrêté ministériel : 7 août 2006

Présentée par

Jonathan DUMAS

Thèse dirigée par Eric Voutier et codirigée par Joseph Grames

préparée au sein du Laboratoire de Physique Subatomique et

de Cosmologie / Jefferson Lab

dans l'École Doctorale de Physique de Grenoble

Etudes de la faisabilité d'une

source de positrons polarisée

basée sur le bremsstrahlung

d'un faisceau d'électrons

polarisé

Thèse soutenue publiquement le 22 Septembre 2011, devant le jury composé de :

Mr, Jean-Marie, DE CONTO

Professeur à l’Université Joseph Fourier, Président

Mr, Arne, FREYBERGER

Physicien au Thomas Jefferson National Accelerator Facility, Rapporteur

Mr, Joseph, GRAMES

Physicien au Thomas Jefferson National Accelerator Facility, Membre

Mme, Egle, TOMASI GUSTAFSSON

Physicienne à l’Institut de Physique Nucléaire d’Orsay, Membre

Mr, Alessandro, VARIOLA

Physicien au Laboratoire de l’Accélérateur Linéaire, Rapporteur

Mr, Eric, VOUTIER

(3)

(4)

(5)

(6)

!"#$!

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

(7)

!"#$%&#

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

(8)

!"#$"#%

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

E-9-6 :3.#!.B&' $@ $B'34+.$# - - - 68 E-9-9 L;' >6KK 'AB'3.*'#+ 4+ RS D - - - 9= H D$#!&1,.$# - - - 99 7 8($9%%#(0:/*"; 2!%,#(!" %!*(+$ 7< 6 7#+3$(1!+.$# - - - 9E 9 >&'*'#+43< B3$!',,', - - - 9E 9-6 J3'*,,+34;&1#) - - - 9E 9-6-6 T#B$&43.G'( !3$,, ,'!+.$# - - - 9E 9-6-9 :$&43.G4+.$# +34#,@'3 - - - 9K 9-6-E R.#)1&43.+.', .# 23'*,,+34;&1#) - - - 98

(9)

(10)

!"#$"#%

!"#!$%&'()* +,

!"##"$ %& '(#"(# #% )*+,- . . .

(11)

!"#$"#%

(12)

!"#$%&'"($!

! "#$%& '()* +,-(. /-0/0123 4-05 5(6725(6,.(* ,!6),6,0! 67(6 5(662- (!3 ,! /(-8 6,.)*(- 2*2.6-0!1 .0)*3 7(92 ( 5,--0- ,5(:2 04 672512*921 ;"<= >(123 0! 672 ?,!05,(* 2@)(6,0! 04 -2*(6,9,16,. 52.7(!,.1& 216(?*,17,!: 672 2@),9(*2!.2 ?26A22! 672 2*2.6-0! 5(11 m (!3 ,61 606(* 2!2-:B E E2 = m2c4+ p2c2 C"D A72-2 p ,1 672 2*2.6-0! 5052!6)5 (!3 c 672 1/223 04 *,:76& +,-(. !06,.23 67(6 0!*B 0!2 04 672 6A0 5(6725(6,.(* 10*)6,0!1 A(1 .0!1,32-23 60 ?2 /7B1,.(**B /011,?*2= E72

,32( 04 2*2.6-0! 2!2-:,21 A,67 @)(!6,6,21 :-2(62- 67(! mc2 _{0- *0A2- 67(! −mc}2 _*23

60 672 /-23,.6,0! 04 /01,6-0!1= ! /-(.6,.2& 672 2!2-:B ,1 (*A(B1 /01,6,92& ( !2:(6,92 2!2-:B 16(62 2*2.6-0! ,1 !06 0?12-9(?*2= F0A292-& ,6 1)::2161 67(6 ,! 672 +,-(. 12( A72-2 9(.))5 ,1 -2/-212!623 (1 (! ,!G!,62 !)5?2- 04 !2:(6,92 2!2-:B 16(62 2*2.6-0!1& ( 3242.6,0! 0- ( 9(.(!.B .(! ?2 ,!62-/-2623 (1 ( 70*2 ,! 672 !2:(6,92 2!2-:B 2*2.6-0! G2*3= E7,1 2*2.6-0!81,H2 70*2 .0)*3 ?2 0?12-9(?*2& (.6,!: *,I2 (!B /01,6,92 2!2-:B 16(62 2*2.6-0!& A,67 672 1(52 5(11 (!3 /-0/2-6,21 2J.2/6 40- ,61 .7(-:2= E7,1 216(?*,1721 ( G-16 .0!!2.6,0! ?26A22! 672 5(6725(6,.(* !2:(6,92 2!2-:,21 ,!62-/-26(6,0! (!3 672 /01,6-0!1=

K,:)-2 "L !"#$ %&'()*+ ,&"-".+',& "/ -&* 0+1- ,"12-+"3 2$*3-20*$ )4 565 73$*+1"3 89:5 ;&* ,'+-2%!* %#+<'-#+*= ("+* '%%*3-#'-*$ "3 -&* #,,*+ &'!/ "/ -&* ,2%-#+* 23$2%'-23. ' !">*+ *3*+.4= 1#..*1-1 -&'- -&* ,"12-+"3 (#1- &'<* %"(* /+"( )*!">5

(13)

!"#$%&'" $!

!"# $% &'$#$()*&'+, & *#!- *)! -'$.+%( ,/)0*#/)!- 1/! #$ * 2*(%!#+, 3! 14 5'! #)*,6- ,$))!-&$%1 #$ &*)#+, !- .+#' #'! ! !,#)$% 2*-- !7,!&# #'*# #'! 1+)!,#+$%-)!0!* &$-+#+0! ,'*)(!-4

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∼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

8% ,'*&#!) $%!: #'! 2$#+0*#+$%- .'9 &$ *)+?!1 &$-+#)$%- ,$%-#+#/#! * 0* +1 +%#!); !-# "$) %/, !*) *%1 *,,! !)*#$) &'9-+,- *# XA*< *)! 1!-,)+<!14 5'! -!,$%1 ,'*&#!) )!0+!.- #'! ! !2!%#*)9 &)$,!--!- "$) &$ *)+?!1 &$-+#)$% &)$1/,#+$% *%1 '$. +# ,*%

(14)

!"#$%&'" $!

! "##$%!& '() "* "+,-"$ .(-)+! .-%," $! '() "* "++!$!)",()/ 01! .%2-$",%(*. '() " +(*+!#,-"$ &!.%3* (' " #(..% $! !4#!)%2!*, ".!& (* ,1! "5"%$" $! %*.,)-2!*,. ")! .1(6* %* ,1! ,1%)& +1"#,!)/ 7* ,1! $"., +1"#,!) 6%$$ ! #)!.!*,!& ,1! &!5!$(#!8 2!*, "*& ,1! +(*.,)-+,%(* (' ,1! #($")%2!,!) %*,!*&!& '() ,1! +1")"+,!)%9",%(* (' ,1! #(.%,)(*. #)(&-+!& %* ,1! #)(#(.!& :($")%9!& ;$!+,)(*. '() :($")%9!& :(.%,)(*. <:;::(= #)(>!+,/

(15)

!"#$%&'" $!

(16)

!"#$%& '

()*"&+,%- #).+$&)/. "$ 01"2

!"#$%&'(#)%"

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{Na →}22_Ne+e+_+ν eC 4')'$#-' +!,%-$!), ;%-3 +!"#$%&#-%!) #, "#$4' #, GH I 7J9C 0!),'E*')-"1 -! -3' +#$%-1 )!)D 0!),'$:#-%!) !2 -3' β+_{D('0#16 F3' '/%--'( +!,%-$!) K*> %, 3!;':'$ )!- ;'""D,*%-'(} 2!$ -$#),/%,,%!) %) #00'"'$#-%)4 0#:%-%',6 L- #00'"'$#-!$ 2#0%"%-%',C # 0!//!) /'-3!( *,'( %, +#%$ +$!(*0-%!) :%# -3' 0!)D :'$,%!) !2 +3!-!), %)-! e−_e+ _{+#%$, ;%-3%) -3' )*0"'#$ M'"( !2 # )*0"'*, 5N%46 O6O<6}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t -!

$'#03 -3' "%/%- Pmax(1 − e−t/τ);3'$' Pmax %, -3' 'E*%"%.$%*/ +!"#$%&#-%!) 5VP6PG I

#,,*/%)4 )! ('+!"#$%&#-%!) 'A'0-,< ('$%:'( 2$!/ E*#)-*/ '"'0-$!(1)#/%0, 7W9C #)(

(17)

!"#$%& '( #)*"&+,%- #).+$&)/. "$ 0*"1 q(Z) γ -e + e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τ -.%/0 -+0 -+0 -+!"0

@A)S MTO I'FG UJN'V NN'GG WJN

XASC M&G6&&O WU'I JFFJ JGN'& WF'I

YAZ M&WO VI WJJUG FGTJ WJI

;/<*% &'&( /-%)%/,!)'0,'/0 +* 0+$! 0,+)%(! )'#(09

;9!3 59/-1%$ $%7!%43 3.8% .+ 19% -9D3!53 5/3%3 19/1 8.1!7/1%E 19% -$%3%21 4.$[ /3 -/$1 .+ / <$./E 2#5*%/$ -9D3!53 -$."$/8 /59!%7/<*% /1 \Y/< MIO' ;4. %Q-%$!8%21/**D E%8.231$/1%E 8%19.E3 +.$ -.*/$!0%E -.3!1$.2 -$.E#51!.2 /$% E%35$!<%E /2E 19% 2%4 8%19.E -$.-.3%E !2 19!3 19%3!3 4!** <% E!35#33%E !2 19% 2%Q1 59/-1%$3'

!"#$%&$ '()%*+)%(,$

!" #$%&'()* %$+,'-& ,&+''%(-*.

12323 4*)5%6" %5%)7&6+8#"%7!) ,6&+ ,8)76&9

;9% %*/31!5 35/11%$!2" .+ /2 %*%51$.2 <%/8 .] / -$.1.2 1/$"%1 !3 19% 8.31 3!8-*% -$.5%33 +.$ 19% 31#ED .+ 19% !21%$2/* 31$#51#$% .+ 19% -$.1.2' ?2 19% $%/51!.2 e(k) +

P (p) → e(k′_{) + P (p}′_{)6 39.42 !2 !"' &'W6 19% 3H#/$%E +.#$,8.8%21#8 1$/23+%$ .+}

19% 7!$1#/* -9.1.2 q2 _{= (k − k}′₎2 _{= (p}′

− p)2 _{59/$/51%$!0%3 19% 1$/237%$3% 3!0% .+ 19%}

(18)

!"#$%& '( #)*"&+,%- #).+$&)/. "$ 0*"1

!"#$% &'($!')* !$+&"' ", (-$ !"("'. /-$ 0$!($1 γP &2 %$23!&#$% #4 (-$ $*$3(!&3 5GE6

)'% 7)+'$(&3 5GM6 ,"!7 ,)3("!28 ,9'3(&"' ", (-$ 7"7$'(97 (!)'2,$! Q2 "'*4. /-$

$*$3(!"7)+'$(&3 ,"!7 ,)3("!2 )!$ 3"'2$:9$'(*4 %$ $'%&'+ "'*4 "' q2_{. ;&(-&' ) '"'<}

!$*)(&0&2(&3 ) !")3-8 (-$2$ :9)'(&(&$2 3)' #$ &'($! !$($% )2 (-$ ="9!&$! (!)'2,"!72 ", (-$ 3-)!+$ )'% 7)+'$(&>)(&"' %$'2&(&$2 ", (-$ !"("' ?@AB.

(k) -e _e-(k') P(p) P(p') (q) γ

=&+9!$ @.CD !"#$% !&'#& ()*+, '-./&.0 !1 %2# #3.$%-4 eP &#.4%-!56 %2# -5-%-.3 .5' 75.3

#3#4%&!5 0!0#%80 1!8&9:#4%!&$ .&# k .5' k′_{; &#$<#4%-:#3=; .5' p .5' p}′ _{1!& %2# <&!%!56 %2#}

1!8&90!0#5%80 %&.5$1#& %! %2# <2!%!5 -$ q>

E' (-$ F"!' ) !"1&7)(&"' 5"'$ -"("' $13-)'+$68 (-$ 23)(($!&'+ )7 *&(9%$

M &2 %$G'$% #4 (-$ &'($!)3(&"' ", (-$ $*$3(!"7)+'$(&3 5Jν,e_{6 )'% -)%!"'&3 5J}µ,P₆

39!!$'(2 )2

M = u(k′_)eγµ_u(k)

| {z } Jν,e egµν q2 u(p ′₎ GMγµ+ GE− GM 2M (1 + τ )(p + p ′₎µ u(p) | {z } Jµ,P 5@.C6

H-$!$ u &2 (-$ $*$3(!"' 2 &'"!8 2gµν _{= {γ}µ_{, γ}ν_{} &2 (-$ I&'J"H2J& 7$(!&3 ($'2"!8 M}

&2 (-$ !"("' 7)228 )'% τ = −q2_/4M2_{. /-$ !"("' $*$3(!"7)+'$(&3 ,"!7 ,)3("!2}

3)' #$ $1 $!&7$'()**4 7$)29!$% (-!"9+- %&K$!$'( "#2$!0)#*$2 (-)( )!$ $1 !$22$% &' ($!72 ", (-$ 23)(($!&'+ )7 *&(9%$ 5L:. @.C6.

!"! #$%&'()&*+,- ./0&'1,/-&0

/-$ $*$3(!"7)+'$(&3 ,"!7 ,)3("!2 GM )'% GE 3)' #$ "#()&'$% ,!"7 9' "*)!&>$% )'%

"*)!&>$% $1 $!&7$'()* "#2$!0)#*$2.

="! 9' "*)!&>$% #$)7 )'% ()!+$(8 (-$ ,"!7 ,)3("!2 )!$ $1(!)3($% ,!"7 (-$ 9'< "*)!&>$% 3!"22 2$3(&"' ,"**"H&'+ (-$ 2"<3)**$% M"2$'#*9(- 2$ )!)(&"'. ="! ) +&0$' !)'+$ ", $'$!+48 (-$ 3!"22 2$3(&"' ,"! (-$ 9' "*)!&>$% $*)2(&3 !"3$228 G!2( %$!&0$% #4 I.N. M"2$'#*9(- ?@OB8 &2 ,9'3(&"' ", (-$ ,"9!<7"7$'(97 (!)'2,$! )'% (-$ $*$3(!"'

23)(($!&'+ )'+*$ 5θe68 )'% $'$!+4 5L8E′6 dσ dΩe = kfrec dσ dΩe M ott σR= kfrec dσ dΩe M ott h G2_M + ǫ τG 2 E i 5@.A6

H-$!$ k = 1/ [ǫτ(1 + τ)] &2 ) J&'$7)(&3)* ,)3("!8 frec = E′/E &2 (-$ !$3"&* 3"!!$3(&"'

,)3("!8 )'%

ǫ =1 + 2(1 + τ ) tan2(θe/2)

−1

5@.O6

(19)

!"#$%& '( #)*"&+,%- #).+$&)/. "$ 0*"1

! "#$ %&'( ")* '+% ,&%+- .+" &' *$(-$$ &/ "#$ 0 -")+% ,#&"&'1 2#$ 3&"" 4-&!! !$4" &' (dσ/dΩ)M ott -$,-$!$'"! "#$ $%+!" 4 $%$4"-&' !4+""$- '( &5 + ,& '"6% 7$ ,+-" 4%$8 +'*

"#$ -$*)4$* 4-&!! !$4" &' σR ! "#$ 9)+'" ": &/ '"$-$!" ;# 4# 4&'"+ '! "#$ '"$-'+%

!"-)4")-$ &/ "#$ ')4%$&'1 2#$ /&-< /+4"&-! +-$ !$,+-+"$* "+7 '( +*0+'"+($ &/ "#$

% '$+- ǫ6*$,$'*$'4$ &/ σR= "#$ <+('$" 4 /&-< /+"&- ! <$+!)-$* +" %+-($ !4+""$- '(

+'(%$! >θe ∼ 180◦? ;#$-$ GM *&< '+"$! σR8 +'* "#$ $%$4"- 4 /&-< /+4"&- ! $@"-+4"$*

/-&< + <$+!)-$<$'" +" !<+%% !4+""$- '( +'(%$! >θe∼ 0◦? 7$$, '( τ >&- q2? 4&'!"+'"

/&- + 0+- +" &' &/ "#$ A$+< $'$-(:1

2#$ ,&%+- .+" &' "-+'!/$- /-&< "#$ $%$4"-&' A$+< "& "#$ -$4& % ,-&"&' ' "#$ -$+4" &' ~ep → e~p &5$-! +' +%"$-'+" 0$ *$"$-< '+" &' &/ "#$ $%$4"- 4 /&-< /+4"&- BCD8

CEF1 G' "# ! ,-&4$!!8 "#$ "-+'!0$-!$ ,&%+- .+" &' ' "#$ -$+4" &' ,%+'$ >Pt? +'*

%&'( ")* '+% >Pl? ,&%+- .+" &' &/ "#$ -$4& % ,-&"&' +-$ ( 0$' A:

Pt = − Pb σR r 2ǫ(1 − ǫ) τ GEGM >C1D? Pl = Pb σR √ 1 − ǫ2_G2 M >C1E?

;#$-$ Pb ! "#$ $%$4"-&' A$+< ,&%+- .+" &'1 2#$ -+" & &/ "#$ ,&%+- .+" &' 4&<,&'$'"

: $%*! + )' 9)$ *$"$-< '+" &' &/ "#$ /&-< /+4"&-! -+" &

GE GM = − r τ (1 + ǫ) 2ǫ Pt Pl >C1H?

;# 4#8 4&<A '$* ; "# "#$ ! <)%"+'$&)! <$+!)-$<$'" &/ "#$ -$*)4$* 4-&!! !$4" &'8 +%%&;! /&- + '$; !$,+-+" &' &/ "#$ $%$4"-&<+('$" 4 /&-< /+4"&-!1

I ()-$ C1J= !"# $%&%'# %()%$*+%'#,- .,#, !' #/% %-%&#$!+,0'%#*& 1!$+ 1,&#!$ $,#*! ," +%,2

"3$%. 1$!+ )!-,$*4,#*!' #$,'"1%$ 5*' 6-3%7 6-,&8 ,'. $%.9 :;<=;>? ,'. @!"%'6-3#/ "%),$,#*!' 5*' 0$%%'9 :AB=AA? %()%$*+%'#" 51$!+ @%1C :;>?9C

2# ! -+" & #+! A$$' $@"$'! 0$%: !")* $* )! '( "#$ <$"#&*! *$!4- A$* ,-$0 &)!%:8 "#$ K&!$'A%)"# !$,+-+" &' ( 0$! +44$!! "& "#$ !9)+-$* -+" &8 "#$-$/&-$ "#$ -$%+" 0$

(20)

!"#$%& '( #)*"&+,%- #).+$&)/. "$ 0*"1

!"# $% &'( %$)* %+,&$) )(*+!# -#.#$/#0 + $11$ (2 &$ &'( 1$3+)!4+&!$# *(&'$25 6'( *$ & )(,(#& 2+&+ +)( '$/# $# 7!"5 859 /'()( + &)!.!#" 2! ,)(1+#,: ;(&/((# &'( &/$ &(,'#!<-( ! )(=(+3(2 +#2 '+ ;((# ,$#>)*(2 $=() &'( 1+ & :(+) 5 6'( ( 2! +")((*(#& "(#()+&(2 ,$#&)$=() : +#2 !& /+ -""( &(2 &'+& &'(: *+: $)!"!#+&( %)$* '!"'() $)2() *(,'+#! * ;(:$#2 &'( ?$)# +11)$@!*+&!$#5 6'( (@,'+#"( $% &/$ 1'$&$# !# &'( ep )(+,&!$# /+ '$/# &$ 1$ !;3: )(,$#,!3(0 +& 3(+ & 1+)&3:0 &'( A$ (#;3-&' (1+)+&!$# +#2 &'( 1$3+)!4+&!$# &)+# %() &(,'#!<-( BCDE5

F#2((20 &'( CγG(@,'+#"( 1)$,( ;)!#" ,$))(,&!$# &$ &'( %$)* %+,&$) +#2 &$ &'( (@1()!*(#&+3 $; ()=+;3( 5 6'( !#&()#+3 &)-,&-)( $% &'( 1)$&$# ! #$ 3$#"() )(1)( (#&(2 ;: &/$ ;-& >=( %$)* %+,&$)

e GM = −ebGM + δ eGM H85IJ e GE = −ebGE + δ eGE H85KJ e F3 = δ eF3 H858LJ

/'()( eb &+#2 %$) &'( !"# $% &'( 3(1&$# ;(+* ,'+)"(5 6'( *$2!>(2 (@1()!*(#&+3

$; ()=+;3( "!=(# ;: BCDE σR = G2M + ǫ τG 2 E − 2ebGM ℜ h δ eGM,1 i − 2eb ǫ τGEℜ h δ eGE,1 i H8588J Pt = − Pb σR r 2ǫ(1 − ǫ) τ GEGM − ebGEℜ[δ eGM] − ebGMℜ h δ eGE,1 i H858CJ Pl = Pb σR √ 1 − ǫ2_G2 M − 2ebGMℜ h δ eGM,2 i H8589J /!&' δ eGM,1 = δ eGM + ǫ ν M2Fe3 H858DJ δ eGE,1 = δ eGE + ν M2Fe3 H858MJ δ eGM,2 = δ eGM + ǫ 1 + ǫ ν M2Fe3 H858NJ ν = p + p ′ 2 . k + k′ 2 . H858OJ

6'( )(+3 1+)& $% &'( %$)* %+,&$) ,+# ;( (@&)+,&(2 %)$* 9 6G$22 $) M 6G(=(# $; ()=+;3( /!&' 1$3+)!4(2 (3(,&)$# +& &'( ,$ & $% 3$#" *(+ -)(*(#& BCME5 6'( !#2!=!2-+3 2(&()*!#+&!$# $% &'( ?$)# &()* +#2 &'( CγG(@,'+#"( ,$))(,&!$# )(<-!)( + (& $% >=( 2!P()(#& *(+ -)(*(#& 5 Q$3+)!4(2 (3(,&)$# +#2 1$3+)!4(2 1$ !&)$#

1)$=!2( !@ !#2(1(#2(#& $; ()=+;3( HσR0 PT0 PLJ /'!,' +33$/ %$) + ,$*13(&( *$2(3

!#2(1(#2(#& (@&)+,&!$# $% &'( ( <-+#&!&!( 5

! "##$%& '()+,% -./$.0 12,**#)(03

! !" #$%$&'()*$+ ,'&-.% +)/-&)01-).%/

R-+#&-* ,')$*$2:#+*!, HRSTJ 2( ,)!;( &'( <-+). +#2 "3-$# 2:#+*!, !# !2( 1+)&$#!, *+&&()5 6'( (3(,&)$*+"#(&!, %$)* %+,&$) &-2!(2 !# (3+ &!, ,+&&()!#" "!=( !#%$)*+&!$# +;$-& &'( (3(,&)!, +#2 *+"#(&!, 2! &)!;-&!$# $% &'( #-,3($# 0 '$/(=()

(21)

!"#$%& '( #)*"&+,%- #).+$&)/. "$ 0*"1

!" #$$"% & %'( '%" #& $) %"&)*+",- ."$"%/*#0", 1/% )$ ,#& %#2' #)$& 3.45&6 789:8;< *#$= !"&" ,#& %#2' #)$& ># ! !" #$$"% ()$ "$ )? !" $'(*")$&- @!"A %"1%"&"$ / B'* #C,#B"$&#)$/* D"$"%/*#0/ #)$ )? !" '&'/* 1/% )$ ,#& %#2' #)$& B"/&'%", #$ ,""1 #$"*/& #( &(/ "%#$D 35EF6- .45& (/$ 2" #$ "%1%" ", 7GHIGJ<I / /$A D#+"$ &(/*" ()$C %)**", 2A 1/q2_{I /& !" ,#& %#2' #)$ #$ !" %/$&+"%&" 1*/$" )? 1/% )$& (/%%A#$D / D#+"$}

*)$D# ',#$/* B)B"$ 'B ?%/( #)$ x )? !" $'(*")$ B)B"$ 'B†_{- @!"A 1/%/B" %#0"}

!" 1/% )$#( & %'( '%" )? !" $'(*")$ #$ "%B& )? ()%%"*/ #)$& 2" >""$ K'/%=&I /$ #C K'/%=& /$, D*')$&I /$, !"%"?)%" ()$ /#$ #$?)%B/ #)$ /2)' !" ,A$/B#(& )? !#& &A& ! ! "#$%&'(%)*+, -./%&0+.,%/ x+ξ p p'=p+∆ x-ξ

γ

*_(q)

γ

_(q')

GPD

!"#$% &'() !"#$% !&'#& ()*+, -./01%2'#3 %4# $!56-00#' 4-7'8-9 '1-9&-.3 :!& %4# ;1&%2-0

*!./%!7 /&!6#$$ (γ∗_{p → γp,< %4# .!.#7%2. :!2&5;#6%!&$ !: %4# 1761'#7% -7' $6-%%#&#'}

/4!%!7 -&# q -7' q′_{3 -7' p -7' p}′ _{:!& %4# /&!%!73 &#$/#6%1;#0=< %4# :!2&5.!.#7%2. %&-7$:#& %!}

%4# 7260#!7 1$ ∆>(p′_{− p)>(q − q}′₎_? *+,- .$% .//%--%0 1!. 2345637 83$4 8./63$- 4%.-#$%0 !7 0%%59: 1!$6#.9 2345; 637 -/.66%$!7" <,=2>? %@5%$!4%76- A!6B!7 6B% -5%/!C/ D!7%4.6!/ $%"!37 <EF3$D%7 $%"!4%? AB%$% 6B% !76%$./6!37 6.D%- 59./% A!6B 53!76;9!D% /37-6!6#%76-' GB% ,=2> $%./6!37 <γ∗_{p → γp?H AB%$% 1!$6#.9 5B3637- .$% 5$30#/%0 I: . 9%5637 I%.4H !- 6B%} -!459%-6 %@/9#-!1% 5$3/%-- <C"' &'(? 83$ 6B% 0%6%$4!7.6!37 38 *+,-'

GB% 5$30#/6!37 38 5B3637- 8$34 %9%/6$37- <ep → epγ? !- 0%-/$!I%0 I: 6A3 4.!7 .459!6#0%- < !"' &'J?)

• 6B% E%6B%;K%!69%$ 5$3/%-- <EK? !7 AB!/B 6B% $%.9 5B3637 !- /$%.6%0 I: 6B% %9%/6$37 I%83$% 3$ .86%$ 6B% !76%$./6!37 A!6B 6B% 7#/9%37

• 6B% ,=2> 5$3/%-- AB%$% 6B% .I-3$56!37 38 6B% 1!$6#.9 5B3637 I: . L#.$D !-83993A%0 L#.-!;!7-6.76.7%3#-9: I: 6B% %4!--!37 38 . $%.9 5B3637'

GB%-% 5$3/%--%- /.7736 I% 0!-6!7"#!-B%0M 8#$6B%$43$% 6B%!$ !76%$8%$%7/% <NOG? /37; 6$!I#6%- 63 6B% /$3-- -%/6!37

σ(ep → epγ) = σBH+ σDV CS+ PbeσDV CS+ ebσIN T + PbebeσIN T <&'&P?

AB%$% 6B% σ <eσ?Q- .$% %1%7 <300? 8#7/6!37- 38 6B% 3#6;38;59.7% .7"9% I%6A%%7 6B% 9%5; 637!/ <!7!6!.9 .70 C7.9 %9%/6$37? .70 B.0$37!/ 59.7%- <$%/3!9 5$3637 .70 $%.9 5B3637?' GB% EK /$3-- -%/6!37 !- /.9/#9.I9% !7 RS, 8$34 6B% %9%/6$34."7%6!/ 83$4 8./63$-'

†_{!"!# $%&'()*+(&,$ ,&+ )",&-.!"-! ,"! +!/&!+ 0()1 "!-2!3) )% )1! +("!3)(%& %4 )1! .(")*,$ 21%)%&5}

(22)

(23)

!"#$%& '( #)*"&+,%- #).+$&)/. "$ 0*"1 p k k' 2 θ 1 θ θ

!"#$% &'() !"#$!% &'($$)*+%, *)('$+!% -.)*) θ1(%/ θ2 (*) *)&#)'$+0)123 $.) #.!$!% +%'+/)%$

(%,1) (%/ &'($$)*+%, (%,1) +% $.) )1)'$*!% 4*(") 5&6##!*$)/ 72 ~p89

!" #$%&'$() *+,-.+/ 0%$..1(2/3

!"!" #$%&'%()* +, +(*$-.%+& *+,-,./ 01. 2% 0,345%-%56 $!"+- 789 ,$ 5%:-;+1.<%< 7=9 0!$0#51$56 4,51$!>%<? 2#-1$% +,@%A%$ .,- %.%$"%-!0 %.,#"+ -, 0$%1-% e+_e− _{41!$/' B+% /01--%$!." ,: 4+,-,./} 7 !"' &'(9 @!-+ %.%$"6 k0 ,C 1 +!"+ %.%$"6 E %5%0-$,. 2%13 7=,$%.-> :10-,$ γ ≫ 19 2$!."/ -+% 3!//!." 4!%0% -, 31D% %.%$"%-!0 γ;$16/ 1.< 0,./%$A%/ /,3% ,: -+% 51/%$ 4+,-,. 0!$0#51$ 4,51$!>1-!,. EF(G' H. -+!/ I,34-,. 4$,0%//? -+% /01--%$%< 4+,-,. %.%$"6 2%0,3%/ k′ _{= k} 0 (1 − β cos(θ1 ))

(1 − β cos(θ2)) + (k0/E)(1 − cos(θ)) 7&'JK9

@!-+ β -+% %5%0-$,. A%5,0!-6 !. #.!-/ ,: -+% /4%%< ,: 5!"+- 7c9 1.< -+% %5%0-$,. 31// 7m9' k′ _{!/ 31L!3!>%< :,$ 1 +%1< ,. 0,55!/!,. θ} 1 ≃ 180◦ 1.< :,$@1$< /01--%$!." 1."5%/ θ2 ≃ 0◦' M%"5%0-!." -+% A%$6 @%1D <%4%.<%.0% #4,. θ1 !. -+%/% 0,.<!-!,./? -+% I,34-,. %<"% 0,$$%/4,.<!." -, -+% 31L!3#3 %.%$"6 !/ "!A%. 26 kmax = E z 1 + z 7&'J(9 @+%$% -+% $%<#0%< %.%$"6 A1$!125% !/ z = 4 Ek0 m2_c4 . 7&'JN9 O00,$<!."56? -+% 4$,<#0-!,. ,: γ;$16/ 12,A% -+% 41!$ 4$,<#0-!,. -+$%/+,5< 72m9 :$,3 1 & %P 51/%$ /01--%$!." ,C ,: 1. %5%0-$,. 2%13 @!-+ %.%$"!%/ 51$"%$ -+1. JQR S%P 7 !"' &'N9' B+% /4%0-$15 /+14% ,: -+% 4+,-,./ 4$,<#0%< !. 1 I,34-,. /01--%$!." 4$,0%// 316 2% @$!--%. EFNG dσ dk = 2πr2 ea kmax χ + 1 + cos2(α) 7&'JQ9

(24)

!"#$%& '( #)*"&+,%- #).+$&)/. "$ 0*"1

!"#$% &'() !"#$!% &'(& )kmax* +, + -.%/$0!% !- $1& &2&/$3!% 4&+" &%&3(5 )Ebeam* /!%,0'6

&30%( /!""!% 2+,&3 20(1$7 k (MeV) 0 10 20 30 40 50 60 /dk (mbarn) σd 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 k (MeV) 0 10 20 30 40 50 laser P / P -1 -0.5 0 0.5 1 circ. P lin. P

!"#$% &'*) 809&3&%$0+2 !"#$!% ,/+$$&30%( /3!,, ,&/$0!% )2&-$*: 03/.2+3 Pcirc. +%' 20%&+3 Plin.

#!2+30;+$0!% )30(1$* !- γ63+5, #3!'./&' 45 + <=> %" 2+,&3 ?+@&2&%($1 ,/+$$&30%( !9 A7>B C&D &2&/$3!%, +, + -.%/$0!% !- $1& γ63+5 &%&3(5 )k*7

+,%$% re !- .,% /01--!/10 %0%/.$23 $14!#-5 +!., .,% 62002+!3" 71$18%.%$-a = 1 1 + z, ρ = k kmax , χ = ρ 2_{(1 − a}2₎ 1 − ρ(1 − a), cos(α) = 1 − ρ(1 + a) 1 − ρ(1 − a). 9&':;<

=,% /!$/#01$ 9Pcirc/Plaser< 134 0!3%1$ 9Plin/Plaser< 7201$!>1.!23 .$13-6%$ 4%"$%%- +$!.%

Pcirc Plaser = (2 + χ) cos(α) (χ + 1 + cos2_(α)) 9&'?@< Plin Plaser = (1 − cos(α)) 2 2 (χ + 1 + cos2_(α)). 9&'?&< =,% 4!A%$%3.!10 B287.23 /$2-- -%/.!23 9CD' &':*< 134 .,% 7201$!>1.!23 .$13-6%$-9CD' &'?@ 134 &'?&< 1$% $%7$%-%3.%4 !3 !"' &'&& 62$ 1 E?: 38 01-%$ +1F%0%3"., 134 1 &':* G%H %0%/.$23 I%18 1- #-%4 62$ 1 JCJKL= %M7%$!8%3. N?*O) .,% 7,2.23 %3%$"P 4!-.$!I#.!23 -,2+- .,1. 01$"% 7201$!>1.!23 .$13-6%$-5 I2., /!$/#01$ 134 0!3%1$5 1$% 82-. 0!Q%0P 2I.1!3%4 1. ,!", 7,2.23 %3%$"!%-'

(25)

(26)

!"#$%& '( #)*"&+,%- #).+$&)/. "$ 0*"1

!"#$%!&" '#$( ) *+)& +&+%,- !. /0 1+2 '+%+ "+3+4$+5 '#$( ) *),&+$#4 4()&&+3 )&5 )&)3-6+5 7"#&, ) 8!*9$!& $%)&"*#""#!& 9!3)%#*+$+% :;#,< =<=>?< @ 3!&,#$75#&)3 9!A 3)%#6)$#!& 5+,%++ !. B/±=C±=D E ')" %+9!%$+5F '(+%+ $(+ G%"$ +%%!% 57+ $! "$)$#"$#4" )&5 $(+ "+4!&5 !&+ 57+ $! "-"$+*)$#4"<

!" #$%&'(% )*+)%(,-.

!"!# $%&'(&)*+ ,- ,)+%./&,'

H-&4(%!$%!& %)5#)$#!& 9%!574+5 I- 4()%,+5 9)%$#43+" I+&5#&, #& 7&573)$!% *),&+$" #" )& #&$+%+"$#&, $!!3 $! !I$)#& γA%)-"< 8!&"#5+%#&, ) *),&+$#4 "+4$#!& 4!*9!"+5

!. $%)&"J+%"+ G+35" .!% '(#4( R B⊥dz = 0F )& +3+4$%!& I+)* !"4#33)$+" )%!7&5 #$"

&)$7%)3 9)$( 5+G&+5 #& )I"+&4+ !. *),&+$#4 G+35< K(#" )33!'" +3+4$%!&" $! 9%!,%+"" .!%')%5 )&5 9%!574+ 9(!$!&" )$ +)4( !"4#33)$#!&< @ (+3#4)3 7&573)$!% 4)& I+ "++& )" "74( ) *),&+$ #&4375#&, ) ,%+)$ &7*I+% !. 9+%#!5" :λu? !. )3$+%&)$#&, $%)&"J+%"+

G+35"< K(+ 9(!$!&" '#$( +&+%,- L )%+ +*#$$+5 )3!&, $(+ +3+4$%!& *!$#!& '#$(#& ) 4!&+ !. )&,3+ θ ≈ 1/γ '(+%+ γ #" $(+ M!%+&$6 I!!"$ !. $(+ +3+4$%!& I+)*< K(+ G+35 "$%+&,$( #" 4()%)4$+%#6+5 I- $(+ K .)4$!%

K = eB0λu

2πmc2 ≈ 0.934 B⊥λu[T · cm] . :=</N?

K(%++ 5#O+%+&$ 4)"+" 4)& I+ 5#"$#&,7#"(+5P

A K < 1F $(+ 7&573)$!% '!%L" )" ) %+3)$#J#"$#4 )&$+&&) )&5 +*#$" *)#&3- !&+

9(!$!& ')J+3+&,$( λnQ2π~c/knQnλu(1 + K2)/(8π2~2c2γ2) F '#$( ()%*!&#4

&7*I+% n = 1 )&5 "!*+ (#,(+% !%5+% ()%*!&#4" :&R=?S

A K ≈ 1F ) 3)%,+% &7*I+% !. ()%*!&#4" I+4!*+" )99)%+&$F 4!%%+"9!&5#&, $! 5#O+%+&$ 9(!$!& ')J+3+&,$("S

A K ≫ 1F $(+ 9(!$!& "9+4$%7* #" 43!"+ $! "-&4(%!$%!& %)5#)$#!&<

T& $(+ 3)"$ 4)"+F .!% N 9+%#!5" !. $(+ 7&573)$!%F $(+ I%#33#)&4+ !. $(+ 9%!574+5 9(!$!& I+)* #" 2N 3)%,+% $()& .!% ) 5#9!3+ *),&+$< T& $(+ !$(+% 4)"+"F $(+ ,)#& 4)& I+

+J+& 3)%,+% )&5 #*9%!J+ $(+ I%#33#)&4+ I- ) .)4$!% N2_{F 4!%%+"9!&5#&, $! ) &)%%!'#&,}

')J+3+&,$( "9+4$%7*< T$ #" #&$+%+"$#&, $! *)L+ K +J+& "*)33+%F #& !%5+% $! !I$)#& )

'+33 5+G&+5 9(!$!& I+)*F I- *)L#&, λu "*)33 '(#3+ L++9#&, B0 (#,(< K(+ 9(!$!&

')J+3+&,$( "9+4$%7* !. ) (+3#4)3 7&573)$!% #" ,#J+& I- UV=W dN dk[ 1 m.M eV ] = 106_e3 4πǫ0c2~2× K2 γ2 ∞ X n=1 " J_n′2(xn) + αn K − n xn 2 J_n2(xn) # Θ(α2_n), :=<//?

'(+%+ ǫ0 #" $(+ J)477* 9+%*#$$#J#$-F ~ $(+ 3)&4L 4!&"$)&$F n #" $(+ &7*I+% !.

()%*!&#4" 4!&"#5+%+5F Jn(x), Jn′(x) )%+ $(+ X+""+3 .7&4$#!&"F Θ(x) #" $(+ Y+)J#"#5+

.7&4$#!&F )&5 α_n2 = n r − 1 − K 2_{, x} n = 2Krαn and r = λu 2γ2_λ. :=</V?

(27)

(28)

(29)

∼ GeV γ

(30)

!"#$%& '

(&%)**$&"!+,-. #/0$&/- /,&1%

!"#$%&'(#)%"

! "#"$"%&'() *(+,"!!"! +- "#",&(+$'.%"&/, *0)!/,!1 &0" 2("$!!&('0#3%. '%4 *'/( *(+43,&/+% ("',&/+%! 0'5" 2""% /%5"!&/.'&"4 2) %3$"(+3! '3&0+(! 6!"" 7"-8 9:;1 :<= -+( ' ("5/">?8 @0" !&34) +- *+#'(/A'&/+% *0"%+$"%' /% &0"!" *(+,"!!"! /! 0+>"5"( #/$/&"4 &+ ' !$'## %3$2"( +- ,'#,3#'&/+%!1 -(+$ &0" "'(#/"( >+(B +- C8 D#!"% '%4 E8 F'G/$+% 9H= &+ &0" $+!& (","%& +%" +- I8 J3('"5 '%4 ,+##'2+('&+(! 9:K=8 #&0+3.0 &0" 5"() L(!& ,'#,3#'&/+%! 4/4 !"& &0" *0)!/,! .(+3%4 -+( ' *+#'(/A"4 "#",&(+% 2'!"4 *+#'(/A"4 *+!/&(+% !+3(,"1 /& /! +%#) /% ' (","%& *'!& &0'& &0" 2("$!!&('0#3%. +-*+#'(/A"4 "#",&(+%! >'! /%5"!&/.'&"4 /% &0/! 4/(",&/+% 9:M1:N=1 &0+3.0 %"5"( *3(!3"48 I#",&(+%!1 '%4 $+(" ."%"('##) '%) ,0'(."4 *'(&/,#"!1 &('5"(!/%. ' $'&"(/'# #++!" "%"(.) 2) ('4/'&/+% '%4 ,+##/!/+%8 O% ' ,+##/!/+% *(+,"!!1 &0" "%"(.) ("#"'!" &('%!-+($! /%&+ '&+$ "G,/&'&/+% '%4 /+%/A'&/+%1 #"'4/%. &+ &0" "$/!!/+% +- !",+%4'() "#",&(+%! +( *0+&+%!P &0/! ("*("!"%&! &0" $'/% ,+%&(/23&/+% &+ &'(."& 0"'&/%. "Q",&!8 @0" /%&"(',&/+% 2"&>""% &0" "#",&(+$'.%"&/, L"#4! +- &0" /%,+$/%. "#",&(+% '%4 +- &0" &'(."& %3,#"3!1 '%4 &+ ' #"!!"( "G&"%& &0" '&+$/, "#",&(+%!1 /! &0" $'/% !+3(," +-('4/'&/+% #"'4/%. &+ &0" ,("'&/+% +- !",+%4'() *0+&+%! >0/,0 "%"(.) 5'(/"! 3* &+ &0" *(/$'() "#",&(+% "%"(.)8 @0" /%&"(',&/+% +- &0"!" *0+&+%! >/&0 &0" %3,#"3! /! &0" +(/./% +- &0" *+!/&(+%! +- /%&"("!& "5+#5/%. '! &0" "#",&(+$'.%"&/, !0+>"( 4"5"#+*! /% &0" $'&"(/'#8

@0/! ,0'*&"( ("5/">! &0" $'/% ,+$*+%"%&! '%4 *'('$"&"(! -+( &0" +*"('&/+% +- ' *+#'(/A"4 *+!/&(+% !+3(," '%4 4"5"#+*! '% +*&/$/A'&/+% !,0"$" 2'!"4 +% &0" L.3("R+-R$"(/&8 @0" &0"+("&/,'# 4"!,(/*&/+% +- &0" $'/% "#"$"%&'() "#",&(+$'.%"&/, *(+,"!!"! /%5+#5"4 /% &0" *(+43,&/+% +- *+!/&(+%! /! '#!+ 4/!,3!!"41 >/&0 ' *'(&/,3#'( "$*0'!/! +% &0" *+#'(/A'&/+% &('%!-"( '& #+> "%"(.)8

* +,-.-"#/$0 1$%(-22-2

!" #$%&''($)*+,-.

!"!" #$%&'()*+,- .)&// /,.0*&$

(31)

(32)

!"#$%& '( )&%*++$&"!,-./ #0+1$&0. +0-& %

!"#$%&'& ()' *!+,!"- ./0 & $''/%/1 !$$' (%!/& Γ = F δ ξ − ln(δ) − 2 − f(Z) . 23435 6)' *!+,!"- !$$' (%!/ f(Z) %& #.$."'($%7'0 .& 89:; f (Z) = a2 ∞ X n=1 1 n(n2_{+ a}2₎ 234<5

=)'$' a = αZ> ./0 ()' & $''/%/1 '?' (& .$' $'#$'&'/('0 -@ ()' A+/ (%!/ F(δ/ξ)

0'#'/0%/1 !/ ()' ./1,' #.$."'('$ ξB1/(1 + u2₎ _{./0 ()' '/'$1@ #.$."'('$ δ =} k/2E1E24 ∆ _−F(δ ξ) ∆ −F( δ ξ) C49 C4CDE9 EC 34CCD D C4CE:C E9 34DDE 3 C4DE 9C 343DF E C4<<D3 FC 34<:< G C4FH9G HC 349E9 D9 D4D3F GC 34FHF 3C D4<FH :C 34H:< 39 D49FE DCC 34G:H <C D4H<D D3C <4CHG <9 D4GH9

6.-,' 34DI !"##$%$& #'#!() %$ (*# %$(#"+#,%-(# "#&%+# .-"-+#("%/#, -!!0",%$& (0 (*# .-"-+1 #(#" ∆2(6Z−1/3_{/121)(ξ/δ)3} 6)' J!$/ .##$!K%".(%!/ & $''/%/1 !$$' (%!/ %& 8G; F δ ξ = Z ∞ (δ/ξ) % [1 − F (q)]2− 1 q 2_{− (δ}2_/ξ2₎ q3 dq 234E5

=)'$' F (q) %& ()' .(!" A!$" A. (!$ ./0 q %& ()' "!"'/(+" ($./&A'$$'0 (! ()' /+ ,'+&4 L%()%/ ()' 6)!".&MN'$"% "!0', !A ()' .(!"> ()' A!$" A. (!$ ./ -' =$%(('/ 1 − F (q) q2 = 3 X i=1 αi β2 i + q2 23495

=%() βiB(Z1/3/121)bi ./0 b1B6.0> b2B1.2> b3B0.34 6)' O/., 'K#$'&&%!/ .A('$ ./.,@(M

% ., %/('1$.(%!/ -' !"'& F δ ξ = −1₂ 3 X i=1 α2_i ln(1 + Bi) + 3 X i=1 3 X j=1 αiαj 1 + Bj Bi− Bj ln(1 + Bj) + 1 2 234F5 =%() BiB(βiξ/δ)2 ./0 α1B0.1> α2B0.55> α3B0.354 6)' & $''/%/1 '?' (& .$' "%/%M

"+" A!$ ,.$1' δ P.,+'& ./0 ".K%"+" =)'/ βiξ/δ ≫ 14 Q/ ()' ,.('$ .&'> 'R4 34F

(33)

(34)

(35)

(36)

(37)

k

q E1

θe E2

(38)

(39)

(40)

(41)

!"#$%& '( )&%*++$&"!,-./ #0+1$&0. +0-& %

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

B "6*) C$DCE !"#"$ %&'%()*' +")*'&,*#&"$ &$ #!- .'-/00#'*!)($1 "2 )"$1&#(3&$*))4 +")*'&,-3 -)-%#'"$0 5)-2#6 *$3 -)-%#'"$7+"0&#'"$ )"$1&#(3&$*) +")*'&,*#&"$ &$ #!- +*&' /*#-'&*)&,*#&"$ "2 %&'%()*')4 +")*'&,-3 +!"#"$0 5'&1!#68 *%%"'3&$1 #" #!- 9:;< *++'"*%! =>?@ 2"' #!- -A#'-/-%*0-08 2()) "' $" 0%'--$&$1B 3&0+)*4-3 %('C-0 %"''-0+"$3 #" )"D -$-'14 &$%"/&$1 +*'#&%)-0 *$3 * EA-3 -/&00&"$ *$1)-F

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

IS3/P3 = 0.753/* T1/(k −2) = 0 1!2 S3/P3 = −0.75 3/* T1/(k −2) = 1 $ M- ' !2))2

56 -) !1-6*18 -/ ):<),- '6,& 1 '+44)-*+ ! 1 <*/,)'' .&)*) -./ <1*- ,8)' . -& '14) 41'' 1!2 '< ! 1*) <*/26,)2 1!2 - 1<<)1*' '6*<* ' !" -&1- -&) 81,0 /3 '+44)-*+ /3 <*)( /6' ,18,681- /!' .1' !)()* 56)'- /!)2$

(42)

!"#$%& '( )&%*++$&"!,-./ #0+1$&0. +0-& %

!"#$% &'()* !"#$%&'!( )*+,**( -. $(/ 0123 4$5465$+&!(' 7∆P3 %*8*%' +! P3 4$5465$+*/

,&+9 -. "&(6' P3 4$5465$+*/ ,&+9 0123: 8!% +9* )%*"'+%$956(; #%!4*'' $+ 5!, 75*8+: $(/ 9&;9

7%&;9+: *(*%;&*'< $(/ 8!% /&=*%*(+ #9>'&4' 9>#!+9*'&'?

!"' &'() +,$ -., /!0%$%1- 2%34 %1%$"!%56 /!5-!1"#!57!1" /!0%$%1- 58$%%1!1" 79:,-7; %5!5 31/ -7% %0%8- ,+ <,#=,42 8,$$%8-!,15' >1 -%$45 ,+ :795!85 8,1-%1-6 ?@AB 83=8#=3-!,15 3$% 5-$!8-=9 8,4:3$32=% -, CD 83=8#=3-!,15 !1 325%18% ,+ <,#=,42 8,$; $%8-!,15 E/357%/ =!1%5F' G- =,. %1%$"96 -7% /!0%$%18% 2%-.%%1 -7%5% 83=8#=3-!,15 !5 4,5- 5-$!H!1" !1 -7% %1/;:,!1- $%"!,1 ,+ -7% 2$%455-$37=#1" 31/ .7%1 58$%%1!1" !5 1%"=%8-%/6 8,15%I#%1-=9 -, -7% #1:795!83= 2%73J!,$ ,+ CD 83=8#=3-!,15 !1 -7!5 $%"!,1 ,+ -7% :735% 5:38%' >1 :$%5%18% ,+ 3 +#==9 58$%%1%/ 1#8=%3$ K%=/6 <,#=,42 8,$$%8-!,15 3$% =%55 !4:,$-31- 31/ -7% /!0%$%18% 2%-.%%1 CD 31/ ?@AB 3$% $%35,132=9 543==' ,$ 3 $%=3-!J!5-!8 2%346 -7% 83=8#=3-!,15 3$% 1#4%$!83==9 J%$9 8=,5% -, %387 ,-7%$' B7% 534% 8,4:3$!5,1 !5 57,.1 ,1 !"' &'(L +,$ -7% :3!$ 8$%3-!,1 :$,8%55' A!4!; =3$=96 -7% 83=8#=3-!,15 1%"=%8-!1" 58$%%1!1" =%3/ -, J%$9 =3$"% /!0%$%18%5 2%83#5% ,+ -7% #1:795!83= 2%73J!,$ ,+ CD $%5#=-5' M,.%J%$6 !1 8,1-$35- -, -7% 2$%455-$37=#1" :$,8%556 -7% +#== 58$%%1!1" 83=8#=3-!,15 57,. J%$9 =3$"% /!0%$%18%5 2,-7 3- =,. 31/ 7!"7 %1%$"9' B7!5 !5 3 /!$%8- 8,15%I#%18% ,+ -7% =38H ,+ H!1%43-!83= 5944%-$9 !1 CD 83=8#=3-!,15' @%9,1/ -7% -,:!83= !55#% ,+ <,#=,42 8,$$%8-!,156 -7% 43!1 :795!85 ,#-:#- ,+ -7!5 8,4:3$!5,1 !5 -73- 2%83#5% ,+ -3H!1" !1-, 388,#1- -7% K1!-% 4355 ,+ -7% %=%8-$,16 ?@AB 83=8#=3-!,15 3$% 32=% -, :$,J!/% 8,15!5-%1- $%5#=-5 +,$ 2,-7 -7% 2$%455-$37=#1" 31/ :3!$ 8$%3-!,1 :$,8%55%5 .!-7 1, 8,15-$3!1- ,1 -7% %1%$"9 ,+ -7% :3$-!8=%5 !1J,=J%/ !1 -7% :$,8%55' B7!5 5-3-%4%1- !5 +#$-7%$ 5#::,$-%/ 29 1,-!8!1" -73- CD 83=8#=3; -!,15 2%8,4% #1:795!83= !1 H!1%43-!83= $%"!,15 .7%$% -7% %=%8-$,1 4355 !5 :795!83==9 !4:,$-31-* .7%1 -7% !1!-!3= %=%8-$,1 "!J%5 3== ,+ !-5 H!1%-!8 %1%$"9 -, -7% :7,-,1 E2$%45-$37=#1"FN .7%1 ,1% :3$-!8=% ,+ -7% e+_e− _{:3!$ !5 :$,/#8%/ 3- $%5- 31/ 3=5,} 3- =,. :7,-,1 %1%$"9 E:3!$ 8$%3-!,1F' OJ%1 !+ 2$%455-$37=#1" 31/ :3!$ 8$%3-!,1 3$% $%8!:$,83= :$,8%55%56 5,4% ,+ -7% CD 3::$,P!43-!,15 J3=!/ +,$ -7% 2$%455-$37=#1"

(43)

(44)

(45)

!"#$%& '( )&%*++$&"!,-./ #0+1$&0. +0-& %

!"#$%%&"'()+, -.%/&".+ %."0# 0.+0#-&

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

D/-3"('$ -$-(,2 R ESS 0-1

D/-3"('$ /'$,!"*9!$%/ )'/%(!6%"!'$ TU V

B(%3"!'$%/ -$-(,2 +)(-%9 ±E V

P-%& "(%$+4-(+- +!6- LW0XN S<U &&

@%5/- M<MY !"#"$%&#'(%'$( )* %!& '+&", &,&$%#)- .&"/ 0(&+ *)# 123456 ('/0,"%')-(7

!" #$%&'()%+ ,-(,+(.

@#- )'+!"('$ 2!-/9 !+ "#- A*%$"!"2 '; !$"-(-+" ;'( *$)'/%(!6-9 )'+!"('$ +'*(3-+ >#-(-'$- >'*/9 /!C- "' %3#!-4- /%(,-+" )'+!"('$ 5-%& !$"-$+!"2 3'((-+)'$9!$, "' "#-&'+" )('5%5/- )'+!"('$ &'&-$"*&< @#- 2!-/9 -++-$"!%//2 9-)-$9+ '$ "#- !$3'&!$, -/-3"('$ -$-(,2 %$9 "#- "%(,-" &%"-(!%/ %$9 "#!3C$-++< @#- )'+!"('$ &'&-$"*& 9!+"(!5*"!'$ !+ 9'&!$%"-9 52 "#- 5(-&++"(%#/*$, -$-(,2 9!+"(!5*"!'$ '; )#'"'$+ %$9 !+ /!&!"-9 "' pT2 1 − 1. 3'$+-A*-$"/2 "' "#- )%!( 3(-%"!'$ "#(-+#'/9 -$-(,2< @#-)'+!"('$ &'&-$"*& 9!+"(!5*"!'$. !$"-,(%"-9 '4-( -&!++!'$ %$,/-+. ;'( ES 0-1 -/-3: "('$+ %" )-()-$9!3*/%( !$3!9-$3- '$ % ESS µ& "*$,+"-$ "%(,-" !+ (-)(-+-$"-9 '$ B!,< M<ETY ;'(>%(9 9!+"(!5*"!'$ )-%C+ %" /'> &'&-$"*& LE<I 0-183N %$9 "#-;'(>%(9 (-,!'$ !+ &*3# &'(- )')*/%"-9 "#%$ "#- 5%3C>%(9 '$-+< @#!+ %+2&&-"(!3 5-#%4!'( !+ -Z)-3"-9 "' 5- -4-$ &'(- )('&!$-$" >!"# !$3(-%+!$, -$-(,2 %$9 /-++ +-$+!"!4- "' "#- "%(,-" "#!3C$-++. %+ % 3'$+-A*-$3- '; "#- ['(-$"6 5''+" '; !$3'&!$, )%("!3/-+<

(46)

µ

(47)

µ

(48)

(49)

!"#$%& '( )&%*++$&"!,-./ #0+1$&0. +0-& %

!"#! #$%&'$( ")%*+",%- & .&'+ '%$&+%) +/ +!% 0%&1 &*) & .&'+ '%$&+%) +/ +!% *2#$%&' .'/#%-- ,$+%'%) 0( +!% )%+%#+/'3 +!% $&'4%' +!%-% 52&*+"+"%- 1%&-2'%) "* & 4"6%* +"1%7 +!% -1&$$%' +!% -+&+"-+"#&$ 2*#%'+&"*+( /* +!% .!(-"#- 52&*+"+( /8 "*+%'%-+9 :!% 0%&1

'%$&+%) +%'1 P2

eNe"- +!% ,42'%;/8;1%'"+ <=/>? !"#! #!&'&#+%'"@%- +!%

.%'8/'1&*#%-/8 & ./$&'"@%) -/2'#%9

:!% ./-"+'/* ("%$) &*) +!% ./$&'"@&+"/* #&* 0% '%.'%-%*+%) &- & -"*4$% 8%&+2'% 6"& +!% =/>9 :!% /../-"+% +'%*)- /8 +!% 1/1%*+21 )"-+'"02+"/* /8 +!% ./-"+'/* ("%$) &*) /8 +!% ./-"+'/* ./$&'"@&+"/* #/10"*% "* +!% =/> !"#! .'%-%*+- & 1&A"121 6&$2% &+ &0/2+ !&$8 /8 +!% +/+&$ &6&"$&0$% %*%'4( +!&+ "- B9B >%CD# 8/' EF >%C %$%#; +'/*- &+ .%'.%*)"#2$&' "*#")%*#% /* & EFF µ1 +2*4-+%* +&'4%+ <,49 G9GG?9

: / 1&"* .&'&1%+%'- &'% +!%* #!&'&#+%'"@"*4 & ./$&'"@%) ./-"+'/* -/2'#%3 +!% 1&A; "121 =/> &*) +!% &6%'&4% ./-"+'/* 1/1%*+21 &+ +!&+ 1&A"1219 :!% &6%'&4% ./-"+'/* .'/)2#+"/* %H#"%*#( &*) +!% &6%'&4% ./-"+'/* ./$&'"@&+"/* &'% -20-%52%*+$( )%+%'1"*%) &+ +!&+ /.+"121 ./-"+'/* 1/1%*+219

! "#$%&'#( )#**+)&%#( )#($%,+'-&%#($

I!"$% )%,*"*4 +!% 1&"* .&'&1%+%'- /8 & ./$&'"@%) ./-"+'/* -/2'#% "+! '%-.%#+ +/ +!% .!(-"#- .'/#%--%-7 +!% .'%6"/2- ,42'%- "*+%4'&+%) /6%' +!% &*42$&' .!&-% -.&#% &'% /06"/2-$( */+ -2"+&0$% 8/' &##%$%'&+"/* .2'./-%-9 J* &))"+"/* +/ &* &*42$&' &#; #%.+&*#%7 &* &##%$%'&+/' -(-+%1 "- &$-/ .&'&1%+'"@%) 0( & 1/1%*+21 &##%.+&*#% -(10/$"@"*4 +!% /.%'&+"/* /8 &##%$%'&+"*4 #&6"+"%- &*) /8 +!% 1&4*%+ %$%1%*+- #/*; -+"+2+"*4 +!% 1&#!"*%9 K- &* %A&1.$%7 +!% &##%.+&*#%- /8 +!% LMNK= &##%$%'&+/'

%'% %-+"1&+%) +/ 0% G;B 11·1'&) <+'&*-6%'-%;!/'"@/*+&$ &)1"++&*#%? &*) 3 × 10−3

<1/1%*+21 &)1"++&*#%? 8'/1 %A.%'"1%*+&$ 1%&-2'%1%*+- OPQR9 =2'+!%'1/'%7 +!% "*+%'&#+"/* /8 +!% "*"+"&$ 0%&1 "+! +!% +&'4%+ 4%*%'&+%- & $&'4% &1/2*+ /8 -%#/*)&'( 0&#S4'/2*) .&'+"#$%- !"#! 8/'0")- &*( #'(/4%*"# -(-+%1 '"4!+ &8+%' +!% +&'4%+9 K ./-"+'/* #/$$%#+"/* -(-+%1 "- '%52"'%) &- &* "*+%'8&#% 0%+ %%* +!% .'/)2#+"/* +&'4%+ &*) +!% &##%$%'&+/' "* /')%' +/ #/$$%#+7 #/$$"1&+%7 -%$%#+7 &*) -!&.% +!% ./-"+'/* ./.2$&+"/* +/ #/*-+"+2+% &* &##%.+&0$% 0%&19

="42'% G9GT3 !"#$%& '()*&(+#*(,! ,- *./ 0,0/!*#0 1$/-*2 %!' *./ $,!"(*#'(!%$ 3,$%&(4%*(,!

,- *./ 3,)(*&,!) -,& % 56 7/8 /$/9*&,! +/%0 %* 3/&3/!'(9#$%& (!9('/!9/ ,! % 566 µ0 *#!")*/! *%&"/*:

(50)

!"#$%& '( )&%*++$&"!,-./ #0+1$&0. +0-& %

! "#$ %$&' &()!*$+ ' ) % ,)&-.$/ % +-"& ! + 0&*$1 2#$ +$!+-"-3-"4 ' "#$ ()-! %)&)($"$&+ /&-3-!5 "#$ %"-(-.)"- ! ) % ,)&-.$/ + 0&*$ " "#$ % +-"& ! )!50,)& )!/ ( ($!"0( )**$%")!*$+ )&$ * !+-/$&$/1

! !" #$%&'() (**+,-($*+

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

!" '#(%"( +!" #$%&'#( #))"*+#$)"A +!" 3"++"( +!" *"(-,(1#$)"/ ,- +!" *,'#(.@"2 *,/.+(,$ /,&()"9 C /&.+#3'" .$+"(-#)" /0/+"1 /!,&'2 +!"$ 8%&(" # '#(%" #$%&'#( "$+(#$)" #))"*+#$)" #$2 # /&.+#3'" "6.+ ,$" +, #'',4 -,( *,/.+(,$ #))"'"(#+.,$9 !./ ),&'2 3" #)!."5"2 +, /,1" "6+"$+ 4.+! # /"+ ,- 1#%$"+.) "'"1"$+/D /,'"$,.2 ,( E&#(+"( 4#5" +(#$/-,(1"(/ #$2F,( E&#2(&*,'"/9

! !. /01+$-&1 (**+,-($*+

!" 1,1"$+&1 #))"*+#$)" 2,"/ .$B&"$)" +!" /!#*" ,- +!" 1,1"$+&1 2./+(.3&+.,$ ,- +!" 0."'2 #$2 +!" :,;9 !" ),1*#(./,$ 3"+4""$ +!" 1,1"$+&1 2./+(.3&+.,$ #$2 +!" 1,1"$+&1 ),''")+.,$ 2./+(.3&+.,$ <8%9 =9=G? 8%&("/ +!" $#+&(#' "7")+ ,- # ("'#+.5" 1,1"$+&1 #))"*+#$)" #/ ),1*#("2 +, #$ #3/,'&+" ,$"9 :,( HI ;"J .$).K 2"$+ "'")+(,$/A +!" ,*+.1&1 :,; ./ /!.-+"2 -(,1 L9L ;"JFc +, M9= ;"JFc '"#2.$% +, /'.%!+'0 !.%!"( *,'#(.@#+.,$9 N+/ 1#%$.+&2" ./ !,4"5"( /+(,$%'0 "$!#$)"2 ),$/"K E&"$+'0 +, +!" ),''")+.,$ ,- # '#(%"( 0."'29

!" #1,&$+ ,- ),''")+"2 *,/.+(,$/ ./ '.$"#('0 *(,*,(+.,$#' +, ∆p/p #$2 2,"/ $,+ .$B&"$)" +!" ,*+.1&1 1,1"1+&1 <8%9 =9=G?9 !" /'.%!+ 2")("#/" ,- +!" *,'#(.@#+.,$ #+ +!" 1#6.1&1 #/ +!" 1,1"$+&1 #))"*+#$)" .$)("#/"/A ),(("/*,$2/ +, #))"*+.$% /1#''"( 1,1"$+&1 *,/.+(,$/ 4.+! /1#''"( *,'#(.@#+.,$ #$2 !.%!"( *,*&'#+.,$9 O35.,&/'0A +!" '#(%"( +!" 1,1"$+&1 #))"*+#$)"A +!" 3"++"( +!" *"(-,(1#$)"/ ,- # *,'#(.@"2 *,/.+(,$ /,&()"9

!"#$%$&'( ")*+,$&'( ")-$#,). -)/,0'

!" #$%&'( ()*+,-'..

!" +#(%"+ +!.)P$"// !#/ #$ .1*,(+#$+ (,'" +, *'#0 #/ +!" "'")+(,1#%$"+.) /!,4"( .$)("#/"/ 4.+! +!" #1,&$+ ,- #+,1/ <8"'2/? "$),&$+"("29 Q,4"5"(A /"),$2#(0 *#(+.K )'"/ ),$/+.+&+.$% +!" *,+"$+.#' *,/.+(,$ /,&()" !#5" ',4"( "$"(%."/ #$2 1#0 $,+ "6.+ +!" +#(%"+ .- .+/ +!.)P$"// ./ +,, '#(%"9 !"("-,(" ,$ ,*+.1&1 +!.)P$"// 2"*"$2.$%

(51)

µ

× 2 _µ

2

(52)

±2.5%

1/ sin(θi)

±

(53)

(54)

Target thickness (mm) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 (MeV/c) positron p 0 1 2 3 4 5 6 7 10% ± p/p= ∆ , °

10 MeV electron beam, acceptance = 10

µ

(55)

Electron energy (MeV) 0 20 40 60 80 100 FoM -7 10 -6 10 -5 10 -4 10 -3 10 10% ± p/p= ∆ , ° Acceptance = 10

Electron energy (MeV)

(56)

(57)

!"#$%& '( #%##) )* %#$+", -%./0*

!" #$%&'()+ %,-'$. /$0',

!" #$%&'()*%+ %, )!" #%-.$*/"& 0".1 $"2'-)2 ,$%1 )!" "3(*).)*%+ %, . 4.--*'1 5$2"+*&" 64.527 2"1*(%+&'()%$ 8*)! (*$('-.$-9 #%-.$*/"& -.2"$ #!%)%+2: !" #%-.$;

*/.)*%+ %, )!" "-"()$%+2 (%1"2 ,$%1 )!" %#)*(.- #'1#*+< 0")8""+ )!" P3/2 =.-"+("

0.+& .+& )!" S1/2 (%+&'()*%+ 0.+& -"="-2: !" 2#*+ %, .)%1*( "-"()$%+2 ms = ±1/2

.+& )!" %$0*).- .+<'-.$ 1%1"+)'1 ml 6)!" %$0*).- l (%$$"2#%+&2 )% 2l + 1 =.-'"2

%, ml> !"+(" ml = −1, 0, 1 ,%$ )!" ? =.-"+(" 0.+& .+& ml = 0 ,%$ )!" @ (%+&'()*%+

0.+&7 1.A" . 2#*+ 2'02).)" &"<"+"$.(9 8*)! (!.$.()"$*2)*( )%).- .+<'-.$ 1%1"+)'1

mj = ml+ms6)8% &"<"+"$.)"& 2#*+ 2'02).)"2 8*)! mj = ±1/2 .$" )!"+ #%22*0-" ,%$

S .+& ,%'$ ,%$ P 8*)! mj = ±3/2, ±1/27: !" 1*+*1'1 "+"$<9 <.# 0")8""+ P3/2

.+& S1/2 "+"$<9 -"="-2 *2 B:CD "E (%$$"2#%+&*+< )% )!" -.2"$ #!%)%+ "+"$<9 $"F'*$"&

,%$ "-"()$%+ "3)$.()*%+: G*<!)6H",)7;(*$('-.$-9 -.2"$ #!%)%+2 -".& )!"+ )% #$","$"+)*.-∆mj = 1 6−1 7 )$.+2*)*%+2 0")8""+ )!" =.-"+(" .+& (%+&'()*%+ 0.+&2: I"2*&"2> )!"

)$.+2*)*%+ −3/2 63/27→ −1/2 61/27 *2 )!$"" )*1"2 1%$" -*A"-9 )% %(('$ )!.+ −1/2 61/27 → −1/2 61/27 .2 *+&*(.)"& 09 )!" J-"02!;4%$&.+ (%"K(*"+) %+ L<: D:M: -1/2 +1/2 -1/2 +1/2 +3/2 -3/2 E _Orbital S_1/2 P_3/2 mj C.B. V.B. Dmj=+1 Dmj=-1 1/3 1 1 N*<'$" D:MO !" #$%&'(#()& )* #!" %#)+(, "-",#$)& .)/&0 '#%#" (& 1%2' *)$ % $(3!#4-"*#56 ,($,/-%$-7 8)-%$(9"0 -%'"$ 8!)#)& %$" $"8$"6 '"&#"0 .7 #!" .-/"4$"05 %$$):'; $"-%#(<" %+8-(6 #/0"' )* 8$"*"$"&#(%- #$%&'(#()&' %$" (& 3$""&=

-1/2 +1/2 -1/2 +1/2 +3/2 -3/2 E _Orbital S_1/2 P_3/2 m_j C.B. V.B. Dm_j=+1 Dm_j=-1 d N*<'$" D:DO !" #$%&'(#()& )* #!" %#)+(, "-",#$)& .)/&0 '#%#" (& #!" '#$%(&"0 1%2'>1%2'? *)$ % $(3!#4-"*#56,($,/-%$-7 8)-%$(9"0 -%'"$ 8!)#)& %$" $"8$"'"&#"0 .7 #!" .-/"4$"05 %$$):'; δ (' #!" "&"$37 3%8 .$"%@(&3 #!" 0"3"&"$%#"0 '8(& '/.'#%#"' )* P3/2= !*2 $"2'-)2 *+ . )!"%$")*(.- -*1*) %, 50 P #%-.$*/"& "-"()$%+2: !" #%-.$*/.)*%+ (.+ 0" *+($".2"& 09 2!*,)*+< )!" ±3/2 .0%=" )!" ±1/2 2'02).)" "+"$<9 -"="-2: !*2 &"<"+"$.(9 *+ 4.52 1.9 0" $"1%="& 09 #$%=*&*+< . 2)$.*+ )% )!" ($92).- 2)$'(; )'$": 5 2'*).0-" 2)$.*+ .) )!" .)%1*( -"="- *2 .((%1#-*2!"& 09 <$%8*+< .-)"$+.)*+< -.9"$2 %, . ,"8 +.+%1")"$2 )!*(A %, 4.52 .+& 4.52? 6#!%2#!%$%'2 &%#.+)7: !" $"2'-).+) &*Q"$"+(" *+ 4.52 -.))*(" 2#.(*+< #$%=*&"2 . 2'*).0-" 2)$.*+ )!.) -*,)2 )!" &"<"+"$.(9: !" &*Q"$"+(" 0")8""+ −1/2 .+& −3/2 2).)"2 %, P3/2 *2 %, )!" %$&"$

(58)

!"#$%& '( #%##) )* %#$+", -%./0*

!"#$%&''()# '$&(*#+ ,&- "./'/)&'./+# "$/0(+# "/%&$(1&'(/* & .(2. & 90 34 5"(* "/%&$(1#+ "./'/#6( (/* !%'(6&'#%7 +#"#*+ !"/* '.# )&"&8(%('7 9/$ #%#): '$/* $#&).(*2 '.# )/*+!)'(/* 8&*+ '/ %#&0# '.# )$7 '&%4 ,#*#$&%%7; '.# #%#)'$/*()

&<*('7 /9 ,&- ; Ea; "$#0#*' '.# )/*+!)'(/* 8&*+ #%#)'$/* 9$/6 %#&0(*2 '.# )$7 '&%

&*+ "& '/ '.# 0&)!!6 =>(24 ?4@A4 B.# #%#)'$/*() &<*('7 ( &8/!' @ #C 9/$ ,&- 8!' 6&7 8# $#+!)#+ '/ 1#$/ (9 & %&7#$ /9 &%D&%( !). & E# (!6 =E A ( &""%(#+ &'

'.# ,&- !$9&)#4 B.# /F(+&'(/* /9 '.&' %&7#$ G('. *('$/2#* '$(H!/$(+# =I>3A 9!$:

'.#$ $#+!)# '.# #%#)'$/* &<*('7 '/ 8#)/6# *#2&'(0#; &%%/G(*2 #%#)'$/* $#&).(*2 '.# )/*+!)'(/* 8&*+ '/ '!**#% '.$/!2. '.# !$9&)# 8&$$(#$ "/'#*'(&% &*+ #F(' '.# )$7 '&% (*'/ '.# 0&)!!64

>(2!$# ?4@J !"# $%$&'()*+& !,*+'- !*. /!*. #'(0&'0($ !' '1$ #0(2!&$ )2 '1$ &(-#'!%3 4!5 60%7

!"#3 4/5 !"# 8+'1 ! %!-$( )2 9$#+0:3 4&5 !"# 8+'1 ! %!-$( )2 9$#+0: !*. );-.!*' <=3>

K!&*'('&'(0#%7; '.# *!68#$ /9 #%#)'$/* #F'$&)'#+ qextracted 9$/6 '.# ,&- "./:

'/)&'./+# "#$ %& #$ "./'/* Nγ ( '#$6#+ '.# L!&*'!6 #<)(#*)7 =KMA

QE = qextracted

Nγ =?4NA

/$ (* '#$6 /9 (*)(+#*' %& #$ "/G#$ Pγ &*+ "./'/* #*#$27 hν &

Ie= QE

Pγ

hν. =?4OA

B.# "./'/)&'./+# ( (%%!6(*&'#+ 87 & P8#$:8& #+ %& #$ G.(). )/* ( ' /9 '.$## '&2# )/6"/*#*' Q P$ '; & 2&(*: G(').#+ P8#$:)/!"%# NRST *6 +(/+# ##+ %& #$ 7*: ).$/*(1#+ '/ '.# &))#%#$&'(*2 )&0('7 $&+(/:9$#L!#*)7 (2*&%; 9/%%/G#+ 87 & M$U8: +/"#+ P8#$ &6"%(P#$ '/ (*)$#& # '.# "/G#$ &' NRST *6 &*+ !%'(6&'#%7 & "#$(/+()&%%7 "/%#+ %('.(!6 *(/8&'# =VVWIA 9$#L!#*)7 +/!8%#$ G.(). $# !%' (* XYT *6 !('&8%# '/ /"'()&%%7 "!6" '.# "(* "/%&$(1#+ '&'# /9 '.# !"#$%&''()# ,&- Z,&- V "./'/: )&'./+#4 ["'()&% "!% # G('. +!$&'(/* /9 &8/!' @T " &$# +($#)'#+ 87 6($$/$ &*+

(59)

!"#$%& '( #%##) )* %#$+", -%./0*

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

! "#$%&'() *$+, $)$'-. +)/ ,$+01'$,$)&

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pc e = R Bdl θ , >H7H? 2!1"1 θ )- !1 31Y1, )#+ (+%'1 )+ "(3)(+- (+3 R Bdl )- !1 )+ 1%"( 13 /(%+1 ),

(60)

29.97◦

B = 6.38 + 339.96I − 0.18576I2₋

0.13173I3

14.905◦

Feasibility studies of a polarized positron source based on the bremsstrahlung of polarized electrons

HAL Id: tel-00647307

https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00647307

Feasibility studies of a polarized positron source based

on the bremsstrahlung of polarized electrons

Jonathan Dumas

To cite this version:

THÈSE

DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ DE GRENOBLE

Jonathan DUMAS

Etudes de la faisabilité d'une

source de positrons polarisée

basée sur le bremsstrahlung

d'un faisceau d'électrons

polarisé

!"#$!

!"#$%&#

!"#$"#%

!"#$%&'"($!

!"#$%& '

()*"&+,%- #).+$&)/. "$ 01"2

!"#$%&'(#)%"

!"#$%&$ '()%*+)%(,$

!" #$%&'()* %$+,'-& ,&+''%(-*.

! "##$%& '()*+,% -./$*.0 12,**#)(03

γ

γ

GPD

!" #$%&'$() *+,-.+/ 0%$..1(2/3

!" #$%&'(% )*+)%(,-.

!"#$%& '

(&%)**$&"!+,-. #/*0$&/- */,&1%

!"#$%&'(#)%"

* +,-.-"#/$0 1$%(-22-2

!" #$%&''($)*+,-.

!"#$%%&"'()*+, -.%/&".+ %.*"0# 0.+0#-&

!" #$%&'()*%+ ,-(*,+(.

! "#$%&'#( )#**+)&%#( )#($%,+'-&%#($

!"#$%$&'( ")*+,$&'( ")-$#,). -)/,0'

!" #$%&'( ()*+,-'..

!" #$%&'()*+ *%*,-'$. /$0',*

! "#$%&'() *$+, $)$'-. +)/ ,$+01'$,$)&

! "##$%& '()+,% -./$.0 12,**#)(03

(&%)**$&"!+,-. #/0$&/- /,&1%

!"#$%%&"'()+, -.%/&".+ %."0# 0.+0#-&

!" #$%&'()%+ ,-(,+(.

!" #$%&'()+ %,-'$. /$0',