Corrélations angulaires azimutales entre les mésons D*+ et les hadrons chargés dans les collisions proton-proton à 13 TeV avec l'expérience ALICE au LHC

Azimuthal angular correlations between D*+ mesons and charged hadrons in proton-proton collisions at 13 TeV with the ALICE experiment at the LHC

• Auteur / Autrice : Fatiha Lehas
• Direction : Joerg Aichelin, Pol-Bernard Gossiaux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Constituants élémentaires et physique théorique
• Date : Soutenance le 14/10/2021
• Etablissement(s) : Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire en cotutelle avec Universiteit Utrecht (Utrecht, Nederland)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physique Subatomique et des Technologies Associées (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Crochet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Joerg Aichelin, Pol-Bernard Gossiaux, Elena Bratkovskaya, Marcel Merk, Raimond Snellings, François Arleo, Alessandro Grelli
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Elena Bratkovskaya, Marcel Merk

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plasma quark-gluon

Mésons

Interactions d'ions lourds

Mots clés libres

Corrélation

Saveur lourde

Méson D*

QCD

Collisions proton-proton

ALICE

PYTHIE8

EPOS3

EPOS@sHQ

Correlation

Heavy flavour

D* meson

QCD

Proton-proton collisions

ALICE

PYTHIA8

EPOS3

EPOS@sHQ

Résumé

Les collisions d'ions lourds à des vitesses ultra-relativistes permettent la création d'un nouvel état de la matière où les quarks et les gluons sont déconfinés dans ce qu'on appelle le Plasma Quark-Gluon (QGP). On pense qu'un tel état de la matière était présent dans notre Univers quelques microsecondes après le Big Bang. Les propriétés QGP sont étudiées au moyen de sondes. Les quarks lourds (charme et beauté) sont parmi les sondes les plus appropriées car, en raison de leurs masses importantes, sont produits tôt dans la collision et par conséquent, ils témoignent à la pleine évolution du système tout en perdant de l'énergie dans le QGP via des processus collisionnels et radiatifs. Les mesures de la production de quarks lourds et de leur corrélation azimutale avec des particules plus légères dans de petits systèmes (collisions proton-proton et proton-ion) constituent un test rigoureux de Chromodynamique Quantique perturbatrice (pQCD) est une référence obligatoire pour les mesures d'ions lourds afin de démêler les effets de la matière nucléaire froide et chaude. Dans ce manuscrit, nous étudions les corrélations azimutales de mésons charmés (D*, D⁰, D⁺) avec des particules chargées. L'étude est réalisée sur des données réelles et une simulation pour différentes énergies de collision. Les données proton-proton utilisées ont été collectées par la collaboration ALICE au CERN Large Hadron Collider tandis que les études de simulation sont réalisées avec les générateurs d'événements PYTHIA8 et EPOS3/EPOS@sHQ. Au moyen d'études de corrélation, nous visons à faire la lumière sur les mécanismes de production de quarks lourds imposant des contraintes aux calculs de pQCD. Dans le même temps, nous construisons la référence nécessaire pour les futures études de corrélation des mésons D dans les collisions d'ions lourds visant à étudier le charme et la beauté dans la perte d'énergie moyenne.

Collisions of heavy-ions at ultra-relativistic speeds allow for the creation of a new state of matter where quarks and gluons are deconfined in the so-called Quark-Gluon Plasma (QGP). It is believed that such a state of matter was present in our Universe a few microseconds after the Big Bang. The QGP properties are studied by means of probes. Heavy quarks (charm and beauty) are among the most suitable probes since, due to their large masses, are produced early in the collision and therefore they witness the full evolution of the system while losing energy in the QGP via collisional and radiative processes. The measurements of heavy quarks production and of their azimuthal correlation with lighter particles in small systems (proton-proton and proton-ion collisions) constitute a stringent test of perturbative Quantum Chromodynamics (pQCD) and a mandatory reference for the heavy-ion measurements in order to disentangle cold and hot nuclear matter effects. In this manuscript, we investigate the azimuthal correlations of charmed mesons (D*, D⁰, D⁺) with charged particles. The study is performed on real data and simulation for different collision energies. The proton-proton data used were collected by the ALICE Collaboration at CERN Large Hadron Collider while the simulation studies are performed with PYTHIA8 and EPOS3/EPOS@sHQ event generators. By means of correlation studies, we aim to shed light on the heavy-quarks production mechanisms setting constraints to pQCD calculations. At the same time, we build the necessary reference for future D mesons correlation studies in heavy-ion collisions targeted to investigate charm and beauty in medium energy loss.