La physique des (di)muons dans ALICE au LHC : analyse en collisions pp (√s = 7 TeV) et Pb-Pb (√sNN = 2.76 TeV) des résonances de basses masses (ρ, ω, ф) et étude d’un trajectographe en pixels de Silicium dans l’ouverture du spectromètre

The (di)muon physics in the ALICE experiment at the LHC : light vector meson analysis (ρ, ω, ф) in pp collisions (√s = 7 TeV), Pb-Pb collisions (√sNN = 2.76 TeV) and study of a new silicon tracker in the muon spectrometer acceptance

• Auteur / Autrice : Laure Massacrier
• Direction : Laurent Ducroux, Raphaël Tieulent
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique nucléaire
• Date : Soutenance le 26/10/2011
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Physique et Astrophysique de Lyon (Lyon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Physique Nucléaire de Lyon
• Jury : Président / Présidente : Guy Chanfray
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alberto Baldisseri, Paolo Giubellino, Raphaël Granier de Cassagnac
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Ginés Martinez Garcia, Ermanno Vercellin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Muons

Interactions d'ions lourds

Plasma quark-gluon

Atomes hadroniques

Mots clés libres

Matière hadronique

Plasma de quarks et gluons

Expérience ALICE

Collisions d’ions lourds

Résonances de basses masses

Dimuon

Symétrie chirale

Trajectographe en pixels de Silicium

Hadronic matter

Quarks gluons plasma

ALICE experiment

Heavy ion collisions

Resonances of low mass

Dimuon

Chiral symmetry

Silicon pixels Tracker

Résumé

L’expérience ALICE au LHC étudie le plasma de quarks gluons (PQG), état de la matière où quarks et gluons existent à l’état déconfinés. Une des sondes utilisée pour explorer cet état est l’étude de plusieurs résonances (ρ, ω, ф, J/ψ et Ƴ) via leur canal de désintégration dimuonique, à l’aide d’un spectromètre à muons couvrant les pseudo-rapidités -4 < η < -2.5. La première partie de la thèse se focalise sur les mésons vecteurs de basses masses (ρ, ω et ф) . Elle concerne l’analyse des données récoltées en 2010 en collisions pp à √s = 7 TeV et Pb-Pb à √sNN = 2.76 TeV. Les mésons vecteurs de basses masses sont des outils intéressants pour sonder le PQG grâce à leurs faibles durées de vie et leur canal de désintégration dimuonique non affecté par les interactions dans l’état final. Les taux de production et fonctions spectrales de ces mésons sont modifiées par le milieu hadronique chaud et le PQG. En collisions pp, les distributions du ф, du (ρ+ω) en fonction de l’impulsion transverse ainsi que les sections efficaces et sections efficaces différentielles de production des différents mésons ont été extraites. L’analyse en collisions Pb-Pb ainsi que ses perspectives sont également présentées. La seconde partie de la thèse concerne le futur de l’expérience ALICE et les plans d’amélioration des détecteurs pour l’horizon 2017. Une étude de faisabilité pour l’ajout d’un trajectographe en pixels de Silicium (MFT) à l’avant de l’absorbeur hadronique dans l’acceptance du spectromètre à muons est présentée. Les performances et améliorations apportées par le MFT dans différents canaux de physique ont été étudiées en simulation

ALICE experiment at LHC studies the Quark Gluon Plasma (QGP), a particular state of matter where quarks and gluons are deconfined. A probe to explore this state is the study of several resonances (ρ, ω, ф, J/ψ and Ƴ) through their dimuon decay channel, with a muon spectrometer covering pseudo-rapidity -4 < η < -2.5. In the first part of this thesis, the focus is on light vector mesons (ρ, ω and ф) and their analysis in the 2010 data, in pp collisions at √s = 7 TeV and Pb-Pb collisions at √sNN = 2.76 TeV. Light vector mesons are powerful tools to probe the QGP due to their short lifetime and their dimuon decay channel. Indeed, leptons have negligible final state interactions. Production rates and spectral functions of those mesons are modified by the hot hadronic and QGP medium. In pp collisions, pT distributions, production cross sections and pT-differential cross sections of the different mesons have been extracted. The Pb-Pb analysis and its prospects are also presented. The second part of the thesis concerns ALICE upgrades plans of year 2017. A feasibility study for a Muon Forward Tracker (MFT) in Silicon pixels located upstream of the hadronic absorber, in the spectrometer acceptance, was performed. Performances and improvements brought by the MFT on several physics cases were in simulations