Étude de la production de saveurs lourdes et de la multiplicité de particules chargées dans le cadre du formalisme du Color Glass Condensate pour les collisions p+p et p+Pb dans l'expérience ALICE au LHC
Résumé
The classical nuclear matter is characterized by an energy density of the order of " = 0.17 GeV/fm3. For the critical values of the energy density (5 -10 ") or the temperature (150 - 200 MeV), the Lattice QuantumChromo Dynamics (LQCD) calculations predict a phase transition from the classical to a new form of nuclear matter called the Quark Gluon Plasma (QGP) in which quarks and gluons are deconfined. Heavy ion collisions allow to create the thermodynamical conditions needed for the QGP formation. The LHC will collide p+p and Pb+Pb nuclei at ultrarelativistic energies, reaching a few TeV per nucleon. At such ultra-relativistic energies, new theoretical approaches of QCD developed to understand high energy hadronic collisions can be tested experimentally. One of the most discussed topic is the Color Glass Condensate (CGC) approach allowing the description of the initial conditions of the heavy ion collision. The CGC approach predicts the saturation of the parton density of the nucleus for small values of the Bjorken-x variable, i.e. large pseudorapidity. The comprehension of the initial conditions for heavy ion collisions is mandatory to understand the system evolution toward the QGP. ALICE is one of the LHC experiment dedicated to the study of heavy ion collisions and especially to probe the QGP properties. One of the possible signatures of the QGP formation is the quarkonia (J/ , ) suppression due to the color screening in the deconfined medium. The ALICE muon spectrometer covering the pseudorapidity domain -4 < < -2.5 allows to measure the quarkonia production via their dimuon decay. The saturation effects, more visible in the large pseudorapidity region, can be studied with the muon spectrometer detector. The first part of this report presents the preparation and commissioning of the muon spectrometer. The results of the tests of the frontal electronics and of the spectrometer tracking chambers show that the first station of the tracking system works correctly and thus is ready to register the first physics data. The second part describes the study of the Color Glass Condensate effects using two experimental methods : the heavy quark production (charm and beauty) and the charged particle multiplicity.We show that the final state of the collision is affected by the existence of the CGC in the initial stage of the collision.We conclude that the LHC will allow the study of the new Physics never explored before.
La matière nucléaire classique se caractérise par des densités d'énergie de l'ordre de " = 0,17 GeV/fm3. Pour des conditions critiques en densité d'énergie 5 -10 " ou en température de 150 - 200 MeV, la chromodynamique quantique (QCD) sur réseau prédit une transition de phase entre la matière nucléaire classique et un nouvel état de la matière : le Plasma de Quarks et de Gluons (PQG) dans lequel les quarks et les gluons seraient déconfinés. Les collisions d'ions lourds ultra-relativistes permettent de créer des conditions thermodynamiques, i.e. un milieu dense et chaud, très favorable à la formation du PQG. Le LHC offre la possibilité de faire des collisions proton-proton et des collisions d'ions lourds à des énergies de plusieurs TeV par nucléon. Les énergies disponibles permettront de tester expérimentalement différents formalismes théoriques de la QCD développés afin de décrire les collisions d'ions lourds dans la limite des hautes énergies. La compréhension des conditions initiales de la collision est obligatoire afin de comprendre l'évolution du système vers un état de PQG. L'un des formalismes les plus discutés depuis ces dernières années qui décrit ces conditions initiales est le Color Glass Condensate (CGC). Il prédit la saturation de la densité partonique au sein des noyaux dans le domaine des petites valeurs de Bjorken-x correspondant à de grandes pseudorapidités. ALICE est l'une des expériences du LHC consacrée à l'étude des collisions d'ions lourds ultra-relativistes et en particulier à l'analyse des propriétés du PQG. Une des signatures possibles de la création du PQG est la suppression des taux de production des quarkonia (J/ , ) par écrantage de couleur dans un milieu déconfiné. Le spectromètre à muons de l'expérience ALICE permettra de mesurer les taux de production des quarkonia via leur canal de désintégration muonique dans un domaine de pseudorapidité -4 < < -2,5. Les effets de saturation, plus importants à grande pseudorapidité, font du spectromètre à muons d'ALICE un détecteur tout particulièrement approprié pour cette étude. La première partie de ce travail porte sur l'installation et la préparation du spectromètre à muons d'ALICE en vue des premières prises des données. Les tests de l'électronique frontale et des chambres du système de trajectographie du spectromètre à muons conduisent à la conclusion que la station 1 du spectromètre à muons est prête à enregistrer les premières données physiques. La seconde partie présente l'étude du CGC par deux voies expérimentales : la production des saveurs lourdes (charme et beauté) et la multiplicité des particules chargées. Nous montrons que l'état final de la collision est affecté par l'existence du CGC dans l'état initial. Ce travail mène à la conclusion que le LHC permettra une étude de cette nouvelle physique jamais explorée auparavant.
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