Mesure de la production de J/ψ lors de collisions Pb-Pb à √s=5.02 TeV avec le spectromètre à muons de l'expérience ALICE-CERN

Measurement of the J/ψ production in Pb-Pb collisions at √s=5.02 TeV with the muon spectrometer of the ALICE-CERN experiment

• Auteur / Autrice : Ophélie Bugnon
• Direction : Ginés Martinez Garcia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique Subatomique et Instrumentation Nucléaire
• Date : Soutenance le 27/09/2022
• Etablissement(s) : Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire
• 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 : Jesús Guillermo Contreras Nuño
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ginés Martinez Garcia, Frédéric Fleuret, Begoña de la Cruz Martinez, Laure Massacrier, Diego Stocco, Mohamad Tarhini
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Fleuret, Begoña de la Cruz Martinez

Mots clés

Mots clés contrôlés

Photoproduction

Plasma quark-gluon

Interactions d'ions lourds

Grand collisionneur de hadrons

Mots clés libres

Alice

Lhc

Charmonia

Collisions d’ions lourds

Plasma de quarks et de gluons

Photoproduction

Alice

Lhc

Charmonia

Heavy ion collisions

Quark and gluon plasma

Photoproduction

Résumé

Les collisions d’ions lourds ultra-relativistes sont un outil unique pour créer et étudier en laboratoire la matière hadronique à hautes températures et hautes densités d’énergie. D’après la QCD, un état déconfiné de la matière hadronique, le Plasma de Quarks et de Gluons (QGP), devrait être créé à des températures excédant les 200 MeV (de l'ordre du billion des degrés). La production des états de charmonia (J/ψ et ψ(2S)) est l’une des multiples sondes étudiées pour accéder aux propriétés du QGP. En présence d’un milieu dense interagissant fortement, son taux de production est affecté par différents mécanismes variant avec l’énergie de la collision. Une suppression associée à l’écrantage de couleur de la paire de quarks-antiquarks fut déjà observée par de nombreuses expériences au SPS et au RHIC. Cette suppression s’est néanmoins avérée moins significative à basse impulsion transverse pour les énergies du LHC cela s’expliquant par l’action d’un mécanisme de recombinaison des charmes anti-charmes durant l’expansion du QGP. De plus, la collaboration ALICE a reporté en 2015 une première mesure d’un excès de J/ψ résidant à très basse impulsion transverse lors de collisions Pb-Pb à √sNN=2.76 TeV. La photoproduction cohérente fut proposée comme mécanisme sous-jacent, bien qu’inattendu lors de collisions dominées par les interactions hadroniques. Dans cette thèse, la production inclusive de J/ψ fut mesurée avec les collisions Pb-Pb à √sNN=5.02 TeV à l’aide du spectromètre à muons de l’expérience ALICE. La mesure de son facteur de modification nucléaire (RAA) a été étendue à l’ensemble des données correspondante à une luminosité intégrée de 750 μb-1 et permettant une meilleure précision en centralité. Enfin, la section efficace de photoproduction cohérente a été extraite à partir d'un taux significativement supérieur à 5σ dans les collisions d'une centralité de 30-50%, 50-70% et 70-90%.

Ultra-relativistic heavy ion collisions aim at creating and studying, in the laboratory, the hadronic matter at high temperature and energy density.According to the QCD, a deconfined state of partonic matter, the Quark-Gluon Plasma (QGP), should be created at temperatures exceeding 200 MeV (about a trillion degrees).The production of charmonium states (J/ψ et ψ(2S)) is one of the various probes studied to access to the QGP properties. In the presence of a strongly interacting medium, its production rate is affected by different mechanisms varying with the energy of the collision. A suppression associated to the color screening of the quark-antiquark pair was already observed by many experiments at the SPS and RHIC. However, this suppression was found to be less significant at low transverse momentum for LHC energies that can be explained by the recombination mechanism of charms anti-charms pairs during the QGP expansion.Also, the ALICE Collaboration reported in 2015 the first measurement of an excess in the yield of J/ψ at very low transverse momentum in Pb-Pb collisions at √sNN=2.76 TeV. The coherent photoproduction was proposed as the potential, although unexpected, underlying mechanism in collisions dominated by hadronic interactions. In this thesis, the inclusive J/ψ production was measured in Pb-Pb collisions at √sNN=5.02 TeV with the muon spectrometer of the ALICE experiment. The measurement of its nuclear modification factor (RAA) has been extended to the full data set corresponding to an integrated luminosity of 750 μb-1 and allowing for a better accuracy in centrality. Finally, the coherent photoproduction cross section has been exctrated from a yield with a significance greater than 5σ in the 30-50%, 50-70% and 70-90% centrality ranges.