Mesure de la section efficace de production des hadrons lourds avec le spectromètre à muons d'ALICE au LHC

Heavy Flavour production with the ALICE muon spectrometer

• Auteur / Autrice : Loïc Manceau
• Direction : Philippe Crochet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique Corpusculaire
• Date : Soutenance le 01/10/2010
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences fondamentales (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire de Physique Corpusculaire (Aubière, Puy-de-Dôme)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physique Corpusculaire de Clermont-Ferrand
• Jury : Président / Présidente : Alain Baldit
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ginés Martinez Garcia, Frédéric Fleuret, Anton Andronic, Nicole Bastid
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Ginés Martinez Garcia, Frédéric Fleuret

Mots clés

Mots clés contrôlés

Grand collisionneur de hadrons

Spectromètres

Chromodynamique quantique

Physique nucléaire -- Instruments

Mots clés libres

Plasma de quarks et de gluons

Saveurs lourdes

Collisions d'ions lourds ultra-relativistes

Lhc

Alice

Spectromètre à muons

Section efficace de production inclusive

Rapport de modification nucléaire

Quark Gluon Plasma

Heavy flavours

Ultra-relativistic heavy ion collisions

Lhc

Alice

Muons spectrometre

Inclusive production cross-section

Nuclear modification factor

Résumé

Les calculs de chromodynamique quantique sur réseau prévoient, que pour un potentiel baryonique nul et une température de T ∼ 173 MeV , il devrait être possible d'observer une transition de la phase de la matière hadronique vers un plasma de quarks et de gluons. Les collisions d'ions lourds ultra-relativistes devraient permettre de mettre en évidence ce changement de phase. Les saveurs lourdes peuvent être utilisées pour sonder les premiers instants des collisions pendant lesquels la température est la plus élevée. Le LHC va permettre d'étudier les collisions entre noyaux de plomb et les collisions entre protons à une énergie jamais égalée : √s = 5.5 TeV (√sNN = 14 TeV ) pour le plomb (les protons). Le détecteur ALICE est dédié à l'étude des collisions d'ions lourds mais peut également mesurer les collisions entre protons. Il est équipé d'un spectromètre à muons conçu pour l'étude des saveurs lourdes. Cette thèse présente les performances du spectromètre pour la mesure de la section efficace de production inclusive des hadrons beaux (B) et charmés (D) dans les collisions proton-proton. La première étape de cette mesure consiste à extraire les distributions des muons de décroissance des hadrons B et D. L'étape suivante consiste à extrapoler les distributions aux sections efficaces de production inclusive des hadrons. Cette thèse contient également une étude préliminaire des performances du spectromètre pour la mesure du rapport de modification nucléaire et de l'observable associée nommée RB=D dans les collisions plomb-plomb de centralité0−10%. L'accent est porté sur les incertitudes et l'intervalle en impulsion transverse sur lequel ces observables pourront être mesurées.

Lattice quantum chromodynamics calculations predict a transition from the phase of hadronic matter to quark and gluon plasma for a temperature T ∼ 173 MeV and a vanishing baryonic potential. Ultra-relativistic heavy ion collisions allow to highlight this phase transition. Heavy flavours can be used to probe the first instants of the collisions where the temperature is the highest. The LHC will provide proton-proton and lead-lead collisions at unprecedented large energy (√s = 14 TeV and √sNN = 5.5 TeV respectively). The ALICE detector is dedicated to heavy ion collisions but it can also measure proton-proton collisions. The detector includes a muon spectrometer. The spectrometer has been disigned to measure heavy flavours. This PhD thesis presents the performance of the spectrometer to measure beauty hadrons (B) and charmed hadrons (D) inclusive production cross-section in proton-proton collisions. The first step of the measurement consists in extracting heavy hadron decayed muon distributions. The next step consists in extrapolating these distributions to heavy hadrons inclusive production cross-section. This PhD thesis also presents a preliminary study of the performance of the spectrometer for the measurement of the nuclear modification factor and the associated observable named RB=D in 0−10% central heavy ions collisions. Uncertainties and transverse impulsion range of extraction of the observables have been investigated.