Study of $\boldsymbol{J/\psi}$ production dependence with the charged particle multiplicity in p-Pb collisions at $\boldsymbol{\sqrt{s_{_{\mathrm{NN}}}}} =$ 5.02 TeV and pp collisions at $\boldsymbol{\sqrt{s}} =$ 8 TeV with the ALICE experiment at the LHC
\'{E}tude de la d\'{e}pendance en multiplicit\'{e} de particules charg\'{e}es de la production de $\boldsymbol{J/\psi}$ dans les collisions p-Pb \`{a} $\boldsymbol{\sqrt{s_{_{\mathrm{NN}}}}} =$ 5.02 TeV et les collisions pp \`{a} $\boldsymbol{\sqrt{s}} =$ 8 TeV avec l'exp\'{e}rience ALICE au LHC
Résumé
A suppression of the $J/\psi$ production was found in Pb-Pb collisions at $\sqrt{s_{_{\mathrm{NN}}}} =$ 2.76 TeV, providing further evidence of the formation of a deconfined medium in ultra-relativistic heavy-ion collisions, the so-called Quark-Gluon Plasma. In addition, p-Pb collisions at $\sqrt{s} =$ 5.02 TeV have been studied at the LHC to measure cold nuclear matter effects (e.g. gluon shadowing, energy loss, nuclear absorption). Understanding p-Pb collisions will help to disentangle hot and cold nuclear matter effects in Pb-Pb collisions. Surprisingly, some observables in p-Pb collisions behave as in heavy-ion collisions where it is understood as a result of a collective expansion of the medium.
This thesis analyses inclusive $J/\psi$ production in p-Pb and pp collisions with the ALICE muon spectrometer. The $J/\psi$ production rate, and its mean transverse momentum, have been measured at forward and backward rapidities as a function of the charged particle multiplicity. Measurements of particle production as a function of the event multiplicity in small size systems provide a way to sign the presence of collective final state effects like those observed in Pb-Pb collisions. The observed increase of the $J/\psi$ production at backward rapidity with multiplicity, is consistent with that observed in pp collisions. However, a deviation from this behaviour in the $J/\psi$ production at forward rapidity at high multiplicity has been measured. A trend towards saturation has also been observed in the $J/\psi$ mean transverse momentum in p-Pb collisions. Whether these effects can be explained by cold nuclear matter effects or by the presence of further final state effects is still unresolved.
Une suppression de la production de $J/\psi$ a \'{e}t\'{e} mise en \'{e}vidence lors des collisions Pb-Pb \`{a} $\sqrt{s_{_{\mathrm{NN}}}} =$ 2.76 TeV, fournissant une preuve suppl\'{e}mentaire de la formation d'un milieu d\'{e}confin\'{e} au cours des collisions d'ions lourds ultra-relativistes, appel\'{e} Plasma de Quarks et Gluons. Par ailleurs, les collisions p-Pb \`{a} $\sqrt{s} =$ 5.02 TeV ont \'{e}t\'{e} \'{e}tudi\'{e}es au LHC afin de mesurer les effets de la mati\`{e}re nucl\'{e}aire froide (p. ex. \'{e}crantage des gluons, perte d'\'{e}nergie, absorption nucl\'{e}aire). La compr\'{e}hension des collisions p-Pb aidera \`{a} dissocier les effets de la mati\`{e}re nucl\'{e}aire chaude et froide dans des collisions Pb-Pb.
Cette th\`{e}se analyse la production inclusive de $J/\psi$ dans les collisions p-Pb et pp avec le spectrom\`{e}tre \`{a} muons de l'experience ALICE. Le taux de production de $J/\psi$ et son moment transverse moyen, ont \'{e}t\'{e} mesur\'{e}s pour des rapidit\'{e}s \`{a} l'avant et \`{a} l'arri\`{e}re en fonction de la multiplicit\'{e} des particules charg\'{e}es. Des mesures de la production de particules en fonction de la multiplicit\'{e} de l'\'{e}v\'{e}nement dans des syst\`{e}mes de petite taille permettent de mettre en \'{e}vidence des effets collectifs de l'\'{e}tat final, comme ceux observ\'{e}s dans les collisions Pb-Pb. L'augmentation observ\'{e}e, avec la multiplicit\'{e}, de la production de $J/\psi$ aux rapidit\'{e}s \`{a} l'arri\`{e}re, est en accord avec celle mise en \'{e}vidence en collisions pp. Cependant, une d\'{e}viation de ce comportement pour la production de $J/\psi$ aux rapidit\'{e}s \`{a} l'avant \`{a} haute multiplicit\'{e} \`{a} \'{e}t\'{e} mesur\'{e}e. Une tendance \`{a} la saturation du moment transverse moyen du $J/\psi$ en collisions p-Pb a aussi \'{e}t\'{e} observ\'{e}e. L'origine de ces comportements, qu'ils soient li\'{e}s aux effets de la mati\`{e}re nucl\'{e}aire froide ou \`{a} la pr\'{e}sence d'autres effets dans l'\'{e}tat final, n'est toujours pas connue.