Extraction of the high transverse momentum photons in proton+proton collisions at 200 GeV in the PHENIX experiment at RHIC

isolation des photons de grande impulsion transverse dans les collisions proton+proton à 200 GeV dans l'expérience PHENIX au RHIC

Ahmed Hadj Henni (1)

1 SUBATECH - Laboratoire SUBATECH Nantes

Ultra-relativistic heavy ions collisions allow to reach an hot and dense matter. This new state, called Quarks and Gluons Plasma (QGP), would exist at the first moment of our universe according to the Big Bang theory. The PHENIX experiment, one of the interaction point of the RHIC collider at Brookhaven National Laboratory (USA), aims to study the QGP's signatures. Photons don't interact strongly with the matter and so are an accurate tool to explore the phase of QGP. Moreover photons are emitted during all the phases of the nuclear collision: from the initial state to the final hadronization. We will present a direct photon, produced by hard scattering process in the beginning of the collision, identification method (SICA, Spectroscopic Isolation Cut Analysis) applied on p+p collisions at 200 GeV. This method allows for a better discrimination between direct photons and the other contribution (mainly the electromagnetic decay of the neutral pion). One could find in this thesis the direct photon rate production obtained by SICA and compared to other analysis. With the p+p collisions we have an important reference for the more heavier collisions (Au+Au) where we assume the QGP formation.

Les collisions d'ions lourds ultra-relativistes permettent d'atteindre des conditions expérimentales extrêmes afin de mettre en évidence un nouvel état de la matière. Cet état, qui aurait prévalu au premier instant de notre univers d'après la théorie du Big Bang, est appelé Plasma de Quarks et de Gluons (PQG). L'expérience PHENIX, un des points d'interaction du collisionneur RHIC au Laboratoire National Brookhaven (USA), a pour objectif d'étudier les traces laissées par le PQG. Les photons insensibles à l'interaction forte représentent alors pour les physiciens un des outils privilégiés de prospection. Les photons gardent donc intacte toute information provenant de la collision. En outre ils sont émis durant toutes les phases de la réaction, phase de formation, phase d'équilibre, phase mixte PQG/hadrons, phase de gaz hadronique jusqu'à l'hadronisation complète du système (freeze-out). La difficulté réside dans la séparation de toutes ces sources. Dans ce mémoire, ce sont les photons directs à valeurs élevées en impulsion transverse émis par processus partoniques durs qui nous intéresse. Dans ce domaine en impulsion, le bruit dû à d'autres sources photoniques (notamment la décroissance électromagnétique du pion neutre) est diminué. Le travail de cette thèse se focalise sur des systèmes légers p+p qui permettrons une comparaison à des systèmes plus lourds Au+Au où la formation du PQG est supposée. Également une nouvelle méthode (SICA, Spectroscopic Isolation Cut Analysis) de différentiation des diverses sources photoniques est présentée. Le résultat principal, en plus d'autres spectres en impulsion transverse, est une nouvelle référence pour le taux de production de photons directs dans les collisions p+p à 200 GeV. Le spectre extrait par SICA est comparé aux résultats d'autres analyses de la sonde photonique ainsi qu'aux calculs pQCD.

Mots clés: Quarks and Gluons Plasma (QGP); ultra-relativistic heavy ions collisions; neutral pion

Mots clés: PHENIX; Plasma de Quarks et de Gluons (PQG); collisions d'ions lourds ultra-relativites; photons; pion neutre; SICA; RHIC; PHENIX.

Domaines: Physique Nucléaire Théorique [nucl-th]; Physique Nucléaire Expérimentale [nucl-ex]

Ahmed Hadj Henni. isolation des photons de grande impulsion transverse dans les collisions proton+proton à 200 GeV dans l'expérience PHENIX au RHIC. Physique Nucléaire Théorique [nucl-th]. Université de Nantes, 2007. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00137654⟩