Measurement of the ψ(2S) production in presence of a Quark-Gluon Plasma
Mesure de la production de (2S) en presence d'un Plasma de Quark et de Gluons
Résumé
The nuclear matter, which constitues the atomic
nuclei, is composed of quarks and gluons and interactions
between them are described by quantum chromodynamics
(QCD). Under ordinary conditions, quarks
and gluons cannot be observed isolated and are confined
inside hadrons such as protons and neutrons. The
Quark-Gluon Plasma (QGP) is a state of nuclear matter
predicted by QCD where quarks and gluons are deconfined.
Experimentally, a QGP can be created in
ultra-relativistic heavy ion collisions such as the leadlead
collisions delivered at the LHC, corresponding to
speeds close to the speed of light. It is possible to obtain
information on the characteristics of the QGP by
measuring a large number of observables. In particular,
the production of charmonium states such as the J/
and the (2S), heavy particles composed of a charm
and anti-charm pair (c¯c), is studied to investigate the
plasma. Indeed, the presence of QGP is expected to
modify the charmonium production yields, due to a
balance between the mechanism of color screening of
the charm quark potential and a mechanism called recombination.
This balance depends on the collision energy,
the temperature of the plasma and nature on the
considered particle, in particular one expects the (2S)
to be more suppressed than the J/ .
In this thesis the inclusive production of (2S)
in Pb − Pb collisions at an energy per nucleon-nucleon
collision in the center of mass frame of psNN = 5.02 TeV
is measured in the dimuon-decay channel, using the
ALICE Muon Spectrometer. The analysis is based on
the data collected in ALICE (A Large Ion Collider Experiment)
at the LHC in 2015 with an integrated luminosity
of 225 μb−1. The nuclear modification factor
RAA is studied as a function of centrality. The ratio
of the (2S) and J/ RAA is also evaluated and shows
that the (2S) is more suppressed than the J/ for
mid-central and central events. Compared with theoretical
predictions, the measurements are, within uncertainty,
in agreement with theoretical model.
The upgrade of the Muon Trigger, the MID (Muon
Identifier), is also studied, in particular the expected
data flow at a collisions rate of 100 kHz. Based on
the Pb − Pb data at a collision energy of psNN =
5.02 TeV, the estimations predict that the technology
that will be implemented in the MID provides a sufficient
bandwidth to sustain the data flow.
La mati`ere nucl´eaire, constituant le noyau des atomes,
est form´ee de quarks et de gluons, dont l’interaction
est d´ecrite par la th´eorie de la chromodynamique quantique
(QCD). Dans des conditions normales, quarks
et gluons ne peuvent ˆetre observ´es de fa¸con isol´ee et
sont confin´es dans des hadrons tels que les protons
et les neutrons. Le Plasma de Quarks et de Gluons
(PQG) est un ´etat de la mati`ere nucl´eaire pr´edit par la
QCD pour lequel ces quarks et gluons sont d´econfin´es.
Exp´erimentalement, le PQG peut ˆetre cr´e´e dans des
collisions d’ions lourds ultra-relativistes, telles que les
collisions d’ions lourds effectu´ees au LHC, correspondant
`a des vitesses proche de celle de la lumi`ere. Il
est possible d’obtenir des informations sur le PQG en
mesurant un large nombre d’observables. En particulier,
la production de charmonium tels que le J/ et
le (2S), particules lourdes constitu´ees d’une paire de
quarks charme et anti-charme (c¯c) est mesur´ee pour
´etudier le plasma. En effet, la pr´esence d’un PQG est
cens´ee modifier les taux de production des charmonia, `a
cause d’un ´equilibre entre un m´ecanisme d’´ecrantage de
couleur du potentiel des quarks charme et un m´ecanisme
dit de recombinaison. La position de cet ´equilibre d´epend
de l’´energie de collision, la temp´erature du plasma,
et la nature de la particule consid´er´ee, et plus sp´ecifiquement,
il est attendu que le (2S) soit plus supprim´e que
le J/ .
Dans cette th`ese, la production inclusive de (2S)
en collisions Pb − Pb `a une ´energie par collision nucl´eonnucl
´eon dans le r´ef´erentiel du centre de masse de psNN =
5.02 TeV est mesur´ee dans le canal de d´ecroissance
de dimuon avec le Spectrom`etre `a Muons d’ALICE.
L’analyse est bas´ee sur les donn´ees collect´ees dans ALICE
(A Large Ion Coliider Experiment) au LHC en
2015 correspondant `a une luminosit´e int´egr´ee de 225
μb−1. Le facteur de modification nucl´eaire RAA est
´etudi´e en fonction de la centralit´e des collisions, correspondant
`a la distance transverse entre les centre des
noyaux de plomb. Le rapport des RAA du (2S) et
du J/ est ´egalement mesur´e et montre que le (2S)
est plus supprim´e que le J/ pour des collisions micentrales
et centrales. Compar´ees aux pr´edictions th´eoriques,
les mesures sont compatibles avec les mod`eles
dans la limite des incertitudes.
L’am´elioration du Muon Trigger, le MID, est ´egalement
´etudi´e, en particulier le d´ebit de donn´ees attendu
pour des fr´equences de collision de 100 kHz. Bas´ee
sur les donn´ees en collisions Pb − Pb `a une ´energie de
psNN = 5.02 TeV, les estimations pr´edisent que la
technologie qui sera impl´ement´ee sur le MID poss`ede
une bande passante suffisante.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)