Analyse des donn´ ees
Ce troisi`eme chapitre est consacr´e `a l’analyse des donn´ees. Elle consiste `a convertir les donn´ees brutes des diff´erents d´etecteurs en grandeurs physiques (´energie, temps, position, etc...) `a partir de leur ´etalonnage, et `a reconstruire les observables d’int´erˆet `a partir de ces grandeurs physiques. Les m´ethodes d’identification du noyau incident dans BigRIPS, du proton diffus´e dans MUST2 et du noyau sortant dans ZDS qui permettent de garantir l’exclusivit´e de la mesure sont expliqu´ees. Puis, la reconstruction de la cin´ematique des protons diffus´es par le faisceau 24O est d´etaill´ee.
3.1 Identification des noyaux
o`u Bρ0 est le r´eglage impos´e par les dipˆoles, u ≃ 931.5 MeV l’unit´e de masse atomique, c = 29.9 cm/ns la vitesse de la lumi`ere,β = v/c et γ = (1−β2)−1/2.
3.1.2 Ligne BigRIPS
L’identification des noyaux incidents est effectu´ee avec le plastique de 1 mm d’´epaisseur situ´e au plan F7 et les quatre PPAC situ´es en F5. La distance de vol entre le plastique et l’anode des PPAC est de 23 284 mm. Elle correspond `a un temps de vol d’environ 124 ns pour le noyau24O `a 263 MeV/n (soitβ = 0.626), et d’environ 121 et 119 ns pour les deux principaux contaminants23O (β = 0.642) et25F (β = 0.655). En consid´erant la r´esolution en temps de vol des PPAC (1.2 ns), la r´esolution sur l’´energie incidente est d’environ 1%.
Les spectres pr´esent´es dans cette sous-section sont conditionn´es par le contour sur cible d´efini dans la sous-section 3.2.1. La figure 3.1 pr´esente la perte d’´energie du faisceau mesur´ee dans le plastique et la reconstruction de la vitesse des noyaux incidents issus des donn´ees du premier r´eglage sur le noyau 23O dans ZDS (voir tableau 2.4).
E (u.a.)
∆
300 350 400 450 500 550
Coups
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
103
×
β
0.55 0.6 0.65 0.7 0.75
Coups
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
103
×
Figure 3.1– D´epˆot d’´energie du faisceau dans le plastique F7 (gauche), et vitesse des noyaux incidents mesur´ee dans BigRIPS (droite) avec la vitesse attendue des noyaux24O (tirets rouges),23O (tirets noirs) et25F (tirets bleus).
La repr´esentation de ∆E en fonction de Tvol permet d’obtenir une premi`ere s´eparation des diff´erents noyaux pr´esents dans le faisceau (voir figure 3.2 gauche). La s´eparation est am´elior´ee par l’utilisation de la position dans le plan dispersif F5 qui a une dispersion en moment δXF5 de 31.7 mm/% (voir ´equation 3.3). Le spectre d’identification en Z et A/Z est visible sur la figure 3.2. Il permet de s´electionner les ´ev´enements qui correspondent `a un noyau incident donn´e. Le contour de s´election du noyau 24O est repr´esent´e en tirets rouges sur la figure 3.2. Chacun des r´eglages de Bρ mentionn´es dans le tableau 2.4 a n´ecessit´e un contour d´edi´e. La figure 3.3 repr´esente la projection en A/Z et en Z du spectre d’identification. Les r´esolutions obtenues sur le rapport A/Z et la charge Z sont respectivement de 1.2% et 10.6% (LTMH).
(ns) T
vol110 115 120 125 130 135
E (u.a.) ∆
300 350 400 450 500 550 600
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
A/Z
2.6 2.7 2.8 2.9 3 3.1 3.2 3.3 3.4
Z
5 6 7 8 9 10 11 12
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Figure 3.2– Identification des noyaux incidents dans BigRIPS sans (gauche) et avec (droite) prise en compte de la position au plan dispersif F5. Contour de s´election du noyau
24O (tirets rouges).
A/Z
2.6 2.7 2.8 2.9 3 3.1 3.2 3.3 3.4
Coups
0 0.5 1 1.5 2
103
×
24
O
23
O
22
O
Z
5 6 7 8 9 10 11 12
Coups
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
103
×
24
O
21
N
Figure 3.3– Reconstruction du rapport A/Z pour les noyaux ayant une charge mesur´ee Z comprise entre 7.5 et 8.5 (gauche), et de la charge Z pour les noyaux ayant un rapport A/Z mesur´e compris entre 2.95 et 3.05 (droite).
3.1.3 Spectrom` etre Zero Degree (ZDS)
Les noyaux sortants sont identifi´es par le plastique de 3 mm d’´epaisseur situ´e en F11 et les quatre PPAC du plan dispersif F9. La dispersion en momentδXF9 est de−24.8 mm/%.
Le temps de vol est mesur´e entre le plastique F11 et l’anode des PPAC situ´es en F9.
Les spectres pr´esent´es dans cette sous-section sont conditionn´es par le contour sur cible d´efini dans la sous-section 3.2.1. Le spectre d’identification est visible sur la figure 3.4.
Les projections en A/Z et Z sont pr´esent´ees sur la figure 3.5, les r´esolutions obtenues, 0.6% et 7% (LTMH) respectivement, sont meilleures que sur la ligne BigRIPS.
3.1 Identification des noyaux
A/Z
2.6 2.8 3 3.2 3.4
Z
5 6 7 8 9 10 11 12
0 20 40 60 80 100 120 140
Figure 3.4– Identification des noyaux sortants dans ZDS avec prise en compte de la position au plan dispersif F9.
A/Z
2.6 2.7 2.8 2.9 3 3.1 3.2 3.3 3.4
Coups
0 1 2 3
103
×
24 O
23 O
22 O
Z
5 6 7 8 9 10 11 12
Coups
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4
103
×
24
O
21
N
Figure 3.5– Reconstruction du rapport A/Z pour les noyaux ayant une charge mesur´ee Z comprise entre 7.5 et 8.5 (gauche), et de la charge Z pour les noyaux ayant un rapport A/Z mesur´e compris entre 2.95 et 3.05 (droite).
3.1.4 Remarques sur le traitement des donn´ ees
La conversion des donn´ees issues des d´etecteurs de la ligne BigRIPS et du spectrom`etre ZDS est assur´ee par les classes ANAROOT d´evelopp´ees par les physiciens de RIKEN [101].
Ces classes permettent ´egalement de reconstruire le rapport A/Z et la charge Z. La conversion a ´et´e enti`erement contrˆol´ee et la reconstruction adapt´ee `a la configuration de l’exp´erience (choix des d´etecteurs pour le temps de vol). Les conditions appliqu´ees aux PPAC pour s´electionner les ´ev´enements ont ´et´e modifi´ees. Le PPAC 3 qui a ´et´e ajout´e dans la chambre `a r´eaction n’a pas fonctionn´e normalement. Son efficacit´e mesur´ee est de 33(2)% contre 96(1)% en moyenne pour les autres PPAC. De plus, une grande partie
des ´ev´enements reconstruits par ce PPAC sont hors de sa zone active (voir figure 3.6).
Une condition sur la position de l’impact dans le plan des PPAC a donc ´et´e ajout´ee pour rejeter les ´ev´enements reconstruits hors de leur zone active.
Figure 3.6– Profil du faisceau 24O dans les PPAC 2A (gauche) et 3 (droite) positionn´es au plan F8 en amont de la cible de protons, et zones actives (cadres rouges).
La reconstruction de la trajectoire des noyaux aux plans dispersifs (F5 et F9) n’est pas obligatoire pour identifier les noyaux. La position des noyaux dans ces plans peut ˆetre d´etermin´ee si au moins un PPAC l’a mesur´ee. La condition qui imposait que les quatre PPAC de chaque plan dispersif aient d´eclench´e a ´et´e supprim´ee. Les ´ev´enements r´ecup´er´es grˆace `a la suppression de cette condition repr´esentent 65% de la statistique finale.