Phi and omega production in Pb-Pb collisions at 158 GeV per nucleon

• Auteur / Autrice : Tao Wu
• Direction : Denis Jouan, Daicui Zhou, Xu Cai
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Paris 11 en cotutelle avec Hua-Zhong Normal University, Wuhan (Chine)

Mots clés

Mots clés libres

Plasma de quarks et de gluons

Ions lourds

Dimuons

Mésons

Production d'étrangeté

Résumé

Dans les collisions les plus centrales d'ions lourds aux énergies accessibles au SPS du CERN la matière est porté fugitivement dans des conditions de densité et d'énergie (quelques GeV/fm^3) qui pourraient conduire à une transition vers un nouvel état de la matière, le plasma de quarks et de gluons. La caractérisation de la production d'un tel état transitoire repose sur l'observation de phénomènes associés comme l'effet d'écran sur les paires liées de quarks lourds comme le J/psi(grec), où l'augmentation de la production de particules étranges comme le phi. La collaboration NA50 mesure les paires de muons produites dans les collisions , en coi͏̈ncidence avec diverses observables destinées à caractériser la collisions. Cette thèse traite principalement de la production de mésons phi mesurés par la collaboration NA50 au cours de l'année 2000, pour laquelle le dispositif de détection bénéficiait de plusieurs améliorations. Un nouveau déclenchement pour le dénombrement des collisions permettait un meilleur accès aux collisions les plus périphérique et aux collisions centrales. On a pu effectivement obtenir un très bon accord entre le spectre expérimental et celui obtenu par un modèle géométrique (Glauber), et vérifier par des comparaisons croisées des multiplicités de plusieurs catégories de paires de muons que celles ci ne montraient pas de biais systématique pour les collisions les plus centrales. Des comparaisons croisées (J/psi, minimum bias, en fonction de l'énergie transverse) ont aussi été utilisées pour déterminer les efficacités dues aux coupures sur les événements. Finalement la multiplicité du J/psi observée dans ces résultats ne confirme pas une brutale décroissance pour les collisions très centrales, qui pouvait être suggérée par des résultats précédents. Inversement, il n'y a pas non plus d'évidence pour une saturation de la suppression, comme prédit par plusieurs modèles théoriques ne faisant pas appel à la formation de plasma pour expliquer la suppression anormale de J/psi observée dans le rapport J/psi/DY au dessus de Et=40 GeV.

In the most central collisions of Pb-Pb nuclei at SPS CERN, sufficiently high values of energy density could be reached so that a transient new state of matter, the plasma of quarks and gluons (QGP) could be formed. The identification of the production of this state relies on consequences it could induceon final products of the collision, like J/psi suppression due to screening effect on the quark pair potential, or increase of the strangeness production in the plasma. Measuring muon pairs in coincidence with observables characterising the PbPb impact parameter, like the transverse energy E-T produced, the NASO experiment bas observed the anomalous suppression of the J/psi and the enhancement of the phi(grec) production. This thesis deals mainly with the phi production study in the data collected by NA50 in year 2000, with an improved experimental setup, in particular concerning the trigger used for measurement of the transverse energy distribution of the Pb-Pb collisions, and rejection of collisions not occurring in the target. These improvements have given a better access to peripheral and central collisions. The transverse energy spectrum obtained is nicely reproduced by a Glauber geometrical model of the collision, from a low E-T threshold. A cross check between various muon pairs multiplicities do not exhibit systematical bias for the most central collisions. Similarly a cross comparison between J/psi and minimum bias events as a function of E-T bas been used to determine the effect on the efficiency of signal determination, of rejections performed on the events. The behaviour of J/psi multiplicity with E-T which is obtained in this study does not confirm the additional drop that could have been suggested by previous results. Inversely the observed decrease of the J/psi multiplicity divided by the number of n-n collisions determined in the Glauber calculation does not seem to saturate for the most central collisions, as predicted by several models which does not suppose the formation of a QGP. The multiplicities and cross sections that we obtain with 2000 datas for phi and w(omega) are in agreement with the ones obtained with previous data sets. The change in the phi branching ratio into dimuons partly reconciles NA50 phi multiplicities with the one measured by NA49 experiment, but the slopes of the MT spectra remains very different. In summary this study confirms the results previously obtained, and brings additional information about most central collision, for J/psi and phi multiplicities. The interest of the phi/w(omega) ratio as a direct estimate of the square of the strangeness saturation factor γs is underlined.