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A study of parton fragmentation using photon-hadron correlation with the ALICE experiment at LHC
No full textLa théorie de l’interaction forte, ou Chromodynamique Quantique (QCD), prédit l’existence d’une nouvelle phase de la matière nucléaire à très haute température et/ou très haute densité. Cet état est composé de quarks et de gluons déconfinés connu sous le nom de plasma de quarks-gluons (PQG).La mesure de sa composition et de ses propriétés est un enjeu important pour la physique nucléaire du XXIème siècle afin de parvenir à une meilleure compréhension des symétries et des mécanismes fondamentaux à l’origine du confinement des quarks au sein des hadrons et de l’interaction forte dans son ensemble.L’accélérateur LHC (Large Hadron Collider) au CERN (Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire) permet d’atteindre les conditions thermodynamiques nécessaires à la formationdu plasma de quarks-gluons à l’aide de collisions d’ions lourds (Pb) ultra relativistes. L’expérience ALICE (A Large Ion Collider Experiment) permet d’accéder à un grand nombre d’observables pour caractériser le PQG à partir de la reconstruction et de l’identification des particules produites lors descollisions. Parmi ces observables, la perte d’énergie des partons (quarks, gluons) de haute impulsiontransverse permet une étude des caractéristiques du milieu telle que sa densité et sa température.La perte d’énergie des partons est mise en évidence par la modification de la distribution en énergiedes hadrons produits par fragmentation.Cette thèse s’articule autour de l’analyse des corrélations photon-hadron dans le but d’étudierla modification de la fragmentation partonique par le plasma de quarks-gluons. La première partiede cette thèse est consacrée à la caractérisation du calorimètre électromagnétique EMCal, détecteur central pour la mesure en énergie et l’identification des photons. La seconde partie est dédiéeà la mesure des corrélations photon-hadron, dont l’analyse a portée sur les collisions proton-protond’énergie ps = 7 TeV, avant d’être appliquée aux collisions Plomb-Plomb d’énergie psNN = 2.76TeV. Un effort particulier a été fourni pour optimiser l’identification des photons prompts, un des points clés de cette analyse.The strong interaction theory, Quantum Chromodynamic (QCD), predicts a new phase of nuclearmatter at very high temperature and/or very high density. This state is composed of deconfinedquarks and gluons known as the quark-gluon plasma (QGP). The measurement of its compositionand properties is a challenge for the nuclear physics of the 21st century and should lead to a betterunderstanding of the fundamental symetries and mechanisms related to the quarks confinement insidehadrons and the strong interaction generally.The Large Hadron Collider (LHC) accelerator at CERN (European Organization for NuclearResearch) allows to reach the thermodynamic conditions required to create the quark-gluon plasmausing ultra-relativistic heavy ion collisions (Pb). The ALICE experiment (A Large Ion ColliderExperiment) allows to access several probes to characterize the QGP through particles reconstructionand. Among these probes, high energy parton energy loss is used to access medium characteristicssuch as density or temperature. Parton energy loss is estimated from the modification of the energydistribution of hadrons produced by fragmentation.This thesis is dedicated to the photon-hadron correlations analysis in order to study the modificationof the parton fragmentation due to the quark-gluon plasma. First part of this thesis is devotedto the characterization of the electromagnetic calorimeter (EMCal), the central detector for energymeasurement and photon identification. The second part is dedicated to the photon-hadron correlationmeasurement, for the 7 TeV proton-proton collisions and 2.76 TeV Lead-Lead collisions. Animportant work has been done to improve the prompt photon identification, one of the key point ofthis analysis
Analyse microscopique dans l'approximation eikonale des collisions elastiques de hadrons a haute energie
No full textSIGLECNRS T Bordereau / INIST-CNRS - Institut de l'Information Scientifique et TechniqueFRFranc
Observables de spin en physique hadronique et facteurs de forme du deuton et du proton
No full textPas de resume disponibleNI
Measurement of the gamma-hadron correlations with the ALICE experiment at the LHC for the study of the quark-gluon plasma
No full textLa chromodynamique quantique (QCD), théorie actuellement utilisée pour décrire l’interaction forte, a prédit l’existence d’une transition de phase, à très haute température et/ou densité, vers un état de la matière nucléaire où les quarks et les gluons sont déconfinés : le Plasma de Quarks et de Gluons (QGP). Un tel milieu peut être produit en laboratoire, et la mesure de ses propriétés permet d’apporter un éclairage nouveau sur les mécanismes sur les mécanismes d’interactions entre les constituants ainsi que de tester la QCD dans des domaines inexplorés.Les collisions d’ions lourds ultra-relativistes délivrées par l’accélérateur LHC au CERN permettent d’obtenir les conditions thermodynamiques nécessaires à la formation du QGP. À l’aide d’une instrumentation diversifiée, l’expérience ALICE permet d’accéder à un grand nombre d’observables permettant de caractériser le QGP. Parmi celles-ci, la mesure de la fragmentation des partons (quarks et gluons) permet d’étudier en détail les mécanismes de perte d’énergie des partons dans le milieu et de sa redistribution dans l’état final, et peut également être comparée à des calculs théoriques modélisant, à partir de la QCD, l’interaction d’un parton énergétique avec le QGP qu’il traverse.Le travail de thèse présenté dans ce manuscrit s’articule autour de l’étude de la fonction de fragmentation par la mesure des corrélations photon-hadron en collisions proton-proton et proton-Plomb. Dans un premier temps, un travail de calibration en énergie du calorimètre électromagnétique de l’expérience ALICE a été réalisé, accompagné de la caractérisation des incertitudes de cette calibration. Dans un second temps, les corrélations photon-hadron, dont la difficulté majeure réside en l’identification des photons directs, ont été étudiées. Les résultats obtenus dans les deux systèmes de collisions démontrent la faisabilité de l’analyse qui pourra être étendue facilement aux collisions Plomb-Plomb périphériques. Enfin, ce travail montre que les incertitudes dominantes de la mesure seront réductibles avec les données prochainement délivrées par le LHC.The quantum chromodynamics (QCD), the theory used at present to describe the strong interaction, predicts the existence of a phase transition, at very high temperature and/or density, towards a state of nuclear matter where quarks and gluons are deconfined : the Quark-Gluon Plasma (QGP). Such a medium can be produced in laboratory, and the measurement of its properties allows to give a new perspective on the mechanisms of interactions between the constituents as well as to test the QCD in unexplored domains.Ultra-relativistic heavy ion collisions delivered by the accelerator LHC at CERN allow to obtain the thermodynamical conditions necessary for the QGP to be formed. By means of a diversified instrumentation, the ALICE experiment allows to reach a large number of observables allowing to characterize the QGP. Among these, the measurement of the fragmentation of the partons (quarks and gluons) allows to study in detail the mechanisms of energy loss in the medium and its redistribution in the final state, and can also be compared with theoretical calculations, based on QCD, that model the interaction of an energetic parton with the QGP which is passing through.The work presented in this manuscript is articulated around the study of the fragmentation function via the measurement of the photon-hadron correlations in proton-proton and proton-Lead collisions. At first, a work on energy calibration of the ALICE experiment’s electromagnetic calorimeter was realized, along with the characterization of the uncertainties of this calibration. Secondly, the photon-hadron correlations, whose main difficulty is the identification of the direct photons, were studied. The results obtained in both systems of collisions demonstrate the feasibility of the analysis which can be easily widened to the peripheral Lead-Lead collisions. Finally, this work shows that the dominant uncertainties of the measurement will be reducible with the new data delivered by the LHC
Gamma-hadrons and hadrons-hadrons correlation measurements in pp collisions at 7TeV to study jet fragmentation with ALICE at LHC
No full textL'expérience ALICE, qui utilise les collisions d'ions lourds ultra-relativistes produites par le LHC au CERN, est dédiée à l'étude d'un nouvel état de la matière nucléaire, qui pourrait se présenter sous la forme d'un plasma de quarks et de gluons (QGP). Parmi les sondes portant des informations sur les propriétés de ce milieu, celles relatives à la production des jets de grande impulsion transverse sont particulièrement intéressantes. L'analyse présentée dans cette thèse s'intéresse aux évènements photon-jet, qui comportent un photon de grande impulsion transverse avec un jet émis dans la direction opposée. Ce dernier est issu de la fragmentation d'un parton, une fois qu'il a traversé le QGP. La thèse comprend une étude des observables pertinentes pour la mesure des corrélations photon-hadron ainsi qu'une analyse des premières données du LHC en collisions proton-proton. Des résultats préliminaires sur l'impulsion transverse des partons incidents et la fonction de corrélation ont ainsi été obtenus.The ALICE experiment, which uses the ultra-relativistic heavy-ions collisions produced by the LHC at CERN, is dedicated to the study of a new state of nuclear matter, which could be composed of a Quark-Gluon Plasma (QGP). Among the probes sharing information on the medium properties, those relative to the production of high transverse momentum jets are very interesting. The analysis presented in this thesis is focused on photon-jet events, which contain one photon of high transverse momentum and one jet emitted in the opposite direction. The jet comes from the fragmentation of the initial parton, after passing through the medium. The thesis includes a simulation study of the relevant observables for the photon-hadron correlation measurement and an analysis of first data from LHC in proton-proton collisions. Preliminary results on the transverse momentum of incident partons and on the correlation function have been obtained
Etude de la fragmentation des partons par mesure de corrélations photon-hadrons auprès de l'expérience ALICE au LHC
Get PDFLa théorie de l interaction forte, ou Chromodynamique Quantique (QCD), prédit l existence d une nouvelle phase de la matière nucléaire à très haute température et/ou très haute densité. Cet état est composé de quarks et de gluons déconfinés connu sous le nom de plasma de quarks-gluons (PQG).La mesure de sa composition et de ses propriétés est un enjeu important pour la physique nucléaire du XXIème siècle afin de parvenir à une meilleure compréhension des symétries et des mécanismes fondamentaux à l origine du confinement des quarks au sein des hadrons et de l interaction forte dans son ensemble.L accélérateur LHC (Large Hadron Collider) au CERN (Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire) permet d atteindre les conditions thermodynamiques nécessaires à la formationdu plasma de quarks-gluons à l aide de collisions d ions lourds (Pb) ultra relativistes. L expérience ALICE (A Large Ion Collider Experiment) permet d accéder à un grand nombre d observables pour caractériser le PQG à partir de la reconstruction et de l identification des particules produites lors descollisions. Parmi ces observables, la perte d énergie des partons (quarks, gluons) de haute impulsiontransverse permet une étude des caractéristiques du milieu telle que sa densité et sa température.La perte d énergie des partons est mise en évidence par la modification de la distribution en énergiedes hadrons produits par fragmentation.Cette thèse s articule autour de l analyse des corrélations photon-hadron dans le but d étudierla modification de la fragmentation partonique par le plasma de quarks-gluons. La première partiede cette thèse est consacrée à la caractérisation du calorimètre électromagnétique EMCal, détecteur central pour la mesure en énergie et l identification des photons. La seconde partie est dédiéeà la mesure des corrélations photon-hadron, dont l analyse a portée sur les collisions proton-protond énergie ps = 7 TeV, avant d être appliquée aux collisions Plomb-Plomb d énergie psNN = 2.76TeV. Un effort particulier a été fourni pour optimiser l identification des photons prompts, un des points clés de cette analyse.The strong interaction theory, Quantum Chromodynamic (QCD), predicts a new phase of nuclearmatter at very high temperature and/or very high density. This state is composed of deconfinedquarks and gluons known as the quark-gluon plasma (QGP). The measurement of its compositionand properties is a challenge for the nuclear physics of the 21st century and should lead to a betterunderstanding of the fundamental symetries and mechanisms related to the quarks confinement insidehadrons and the strong interaction generally.The Large Hadron Collider (LHC) accelerator at CERN (European Organization for NuclearResearch) allows to reach the thermodynamic conditions required to create the quark-gluon plasmausing ultra-relativistic heavy ion collisions (Pb). The ALICE experiment (A Large Ion ColliderExperiment) allows to access several probes to characterize the QGP through particles reconstructionand. Among these probes, high energy parton energy loss is used to access medium characteristicssuch as density or temperature. Parton energy loss is estimated from the modification of the energydistribution of hadrons produced by fragmentation.This thesis is dedicated to the photon-hadron correlations analysis in order to study the modificationof the parton fragmentation due to the quark-gluon plasma. First part of this thesis is devotedto the characterization of the electromagnetic calorimeter (EMCal), the central detector for energymeasurement and photon identification. The second part is dedicated to the photon-hadron correlationmeasurement, for the 7 TeV proton-proton collisions and 2.76 TeV Lead-Lead collisions. Animportant work has been done to improve the prompt photon identification, one of the key point ofthis analysis.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF
Parton energy loss mechanism in Quark-Gluon Plasma with jet quenching using LHC-ALICE data
No full textPas de résuméQuantum chromodynamics (QCD) is the theory of the strong interaction betweenthe elementary constituents of nuclear matter, namely quarks and gluons. Normallythe latter are confined within protons and neutrons but QCD predicts also a newphase of nuclear matter, the Quark-Gluon Plasma (QGP), formed at very hightemperature and/or high density, where quarks and gluons are deconfined. Thisstate is believed to exist in the early universe and understanding its propertiesis important for studying the formation of the current universe. The creation ofQGP has been successfully achieved through high-energy heavy-ion collisions atlarge accelerators such as the RHIC and LHC. Due to the very short lifetime of theQGP and the fact that the size of the QGP medium produced in heavy-ion collisionsis on the order of a nucleus, direct observation is impossible, making its study morecomplex.The purpose of this thesis is to elucidate the mechanisms of energy loss forquarks and gluons (partons) within the Quark-Gluon Plasma (QGP) medium byobserving high-momentum partons which are created at the initial collision andpass through the QGP medium while undergoing strong interactions. The partonsthen quickly decay into numerous hadrons (jets) after their creation, making theirdirect observation impossible. However, measuring the reconstructed jets allowsaccess to the parton energy loss through the QGP medium and distinguishes amongdifferent mechanisms of parton interactions within the QGP.To date, the parton energy loss with QGP has been studied through indepen-dent measurements: the jet nuclear modification factor RAAjet, corresponding to theratio of jet yield using Pb-Pb collisions relative to p-p collisions and the azimuthalanisotropy (vjet2 ) of jet rates which results from the different path-lengths crossedby the partons in a QGP medium of elliptical shape. However, confronting inde-pendently these measurements to the parton energy loss models has not allowed toelucidate the mechanisms in play.In this thesis, the jet nuclear modification factor RAAjet and the azimuthalanisotropy (vjet2 ) have been measured under the same conditions by the LHC-ALICEexperiment corresponding to p-p and Pb-Pb collisions at a collision energy of √sNN =5.02 TeV. These new results are consistent with previous measurements and confirmthe expected jet quenching effects and the corresponding azimuthal anisotropy.To further elucidate the mechanisms of energy loss and quantify the energy lossper unit distance (ˆen[GeV/fmn]), a general simulation framework has been also de-veloped where the energy loss is parametrized as the n-power of the path-length withthe QGP. Evaluating the n-power parameter provides information about possibleenergy-loss mechanics in play of collisional, radiative, and AdS/CFT type. Con-fronting this simulation to the new measurements allow to provide new constraints2on the path-length dependency of the parton energy loss within QGP.To better understand the energy loss mechanisms involved and quantify theenergy loss per unit of distance, a new simulation was carried out in which the energyloss is parameterized as the nth power of the path-length traveled by the parton inthe QGP. The evaluation of the parameter n can allow to distinguish between thedifferent energy loss mechanisms as collisional, radiative, and AdS/CFT type. Thecomparison of this simulation with the new experimental measurements provide newconstraints on the dependence on the path length of the energy loss of the partonswithin the QGP
Mesure des corrélations gamma-hadrons et hadrons-hadrons dans les collisions pp à 7 TeV pour l'étude de la fragmentation des jets avec l'expérience ALICE du LHC
No full textL'expérience ALICE, qui utilise les collisions d'ions lourds ultra-relativistes produites par le LHC au CERN, est dédiée à l'étude d'un nouvel état de la matière nucléaire, qui pourrait se présenter sous la forme d'un plasma de quarks et de gluons (QGP). Parmi les sondes portant des informations sur les propriétés de ce milieu, celles relatives à la production des jets de grande impulsion transverse sont particulièrement intéressantes. L'analyse présentée dans cette thèse s'intéresse aux évènements photon-jet, qui comportent un photon de grande impulsion transverse avec un jet émis dans la direction opposée. Ce dernier est issu de la fragmentation d'un parton, une fois qu'il a traversé le QGP. La thèse comprend une étude des observables pertinentes pour la mesure des corrélations photon-hadron ainsi qu'une analyse des premières données du LHC en collisions proton-proton. Des résultats préliminaires sur l'impulsion transverse des partons incidents et la fonction de corrélation ont ainsi été obtenus.The ALICE experiment, which uses the ultra-relativistic heavy-ions collisions produced by the LHC at CERN, is dedicated to the study of a new state of nuclear matter, which could be composed of a Quark-Gluon Plasma (QGP). Among the probes sharing information on the medium properties, those relative to the production of high transverse momentum jets are very interesting. The analysis presented in this thesis is focused on photon-jet events, which contain one photon of high transverse momentum and one jet emitted in the opposite direction. The jet comes from the fragmentation of the initial parton, after passing through the medium. The thesis includes a simulation study of the relevant observables for the photon-hadron correlation measurement and an analysis of first data from LHC in proton-proton collisions. Preliminary results on the transverse momentum of incident partons and on the correlation function have been obtained.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF
Measurement of jet properties in pp and Pb-Pb collisions at 5.02 TeV with the ALICE experiment at the LHC
No full textLes jets sont les signatures expérimentales des quarks et des gluons émergeant des diffusions dures produites lors des interactions hadroniques. La section efficace de production de jets se calcule dans la cadre de la ChromoDynamique Quantique perturbative (pCDQ), faisant des mesures de jets un test sévère des prédictions de la pCDQ. En collisions d'ions lourds ultrarelativistes, les jets constituent des sondes bien étalonnées du Plasma de Quarks et de Gluons (PQG). Dans des conditions extrêmes de température et de pression, les partons se déconfinent pour former une matière QCD en interaction forte. Les partons émis dans les collisions dures perdent de l'énergie à la traversée de ce milieu par perte d'énergie radiative et collisionnelle. Les propriétés des jets sont alors modifiées par rapport au vide, phénomène appelé étouffement des jets. Les propriétés de transport du PGQ peuvent être étudiées par la mesure de l'étouffement des jets.Les sections efficaces de production de jets chargés en collisions proton-proton (pp) aux énergies de 2.76 TeV et 7 TeV ont été mesurées par l'expérience ALICE puis comparées aux prédiction de la pCDQ à l'ordre dominant. En collisions Pb-Pb, l'intensité de la suppression des jets, inclusive et en fonction de la longueur de parcours dans le milieu, a été évaluée par la mesure des facteurs de modification nucléaire (R_AA) aux énergies de 2.76 TeV et 5.02 TeV. Le flot elliptique v₂, défini comme la distribution azitmutale par rapport au plan de réaction du deuxième ordre, qui est une grandeur sensible à la longueur de parcours des partons dans le milieu selon ou hors du plan de réaction, a été mesuré à l'énergie de 2.76 TeV. Cette mesure pour les collisions semi-centrales est en accord avec les prédictions théoriques. La réponse du milieu a été étudiée par l'intermédiaire des correlations jet-trace en fonction de la centralité de la collisionà l'énergie de 2.76 TeV. Les résultats obtenus suggérant une redistribution de l'énergie à grand angle par rapport à l'axe du jet. Ces résultats sont correctement décrits par des calculs phénoménologiques incluant l'évolution hydrodynamique du milieu.Dans cette thèse, deux aspects complémentaires de la mesure des jets à l'aide du détecteur ALICE ont été étudiés. D'une part, l'amélioration du système de déclenchement calorimétrique de l'expérience ALICE est présentée. Le Calorimètre Di-jet (DCal) a été installé pendant le premier arrêt long du LHC (LS1) afin d'étendre la couverture azimutale de l'existant Calorimètre ElectroMagnétique (EMCal) et Spectromètre à PHOtons (PHOS). Cette mise à jour a consisté à tenir compte de cette nouvelle configuration des détecteurs. Un nouveau micrologiciel de la carte électronique Summary Trigger Unit (STU) du sytème de déclenchement calorimétrique implementant un algorithme original combinant les informations des trois calorimètres a été développé. D'autre part, la mesure de la section efficace de production de jets chargés reconstruits avec différentes résolutions R=0.2, 0.3, 0.4 et 0.6 en collisions pp à l'energie de 5.02 TeV est présentée. La comparaison de la section efficace mesurée avec les prédictions de la pCDQ à l'ordre sous-dominant (NLO) montre une bonne adéquation dans la région 10 ≺ p_{T,jet}^{ch} ≺ 100GeV/c. La mesure du v₂ des jets chargés dans les collisions Pb-Pb semi-centrales (30-50%) à l'energie de 5.02 TeV est également exposée dans cette thèse. Les résultats obtenus ont été comparés à une simulation rapide basée sur le modèle de Glauber tenant compte de la dépendance de la suppression des jets selon leur longueur de parcours dans le milieu. Enfin, la mesure des corrélations entres jets chargés et hadrons dans les collisions Pb-Pb semi-centrales (30-50%) à l'energie de 5.02 TeV est présentée dans le but d'étudier la dépendance de la modification des jets en fonction de la géométrie de la collisions Pb-Pb.Jets, defined as collimated sprays of high-momentum particles, are experimental signatures of hard-scattered quarks and gluons produced in hadronic interactions. The jet production cross section is calculable within perturbative Quantum ChromoDynamics (pQCD), and therefore jet measurements provide stringent tests of pQCD predictions. In relativistic heavy-ion collisions, jets are well calibrated probes of the Quark-Gluon Plasma (QGP). Under extreme conditions of temperature and/or pressure, partons are deconfined and form a strongly interacting QCD medium. The initial hard scattered partons lose energy while traversing this medium due to radiative and collisional energy loss. Consequently, jet properties get modified in comparison with the vacuum case, phenomenon named jet quenching. QGP transport properties can be studied by measuring jet quenching.The charged jet production cross sections in pp collisions at √s = 2.76TeV and √s = 7TeV were measured by the ALICE experiment and compared to Leading-Order (LO) pQCD predictions. In Pb-Pb collisions, the strength of jet suppression was quantitatively assessed at √{s_NN} = 2.76TeV and √{s_NN} = 5.02TeV via the measurement of the nuclear modification factors (R_AA). The strength of charged jet suppression was quantified as a function of in-medium parton path-length based on the measured R_AA. The jet elliptic flow v₂, defined as the jet azimuthal distribution relative to the 2^{nd} order event plane, which is sensitive to the difference of the in-medium parton path-length in-plane and out-of-plane, was measured at √{s_NN} = 2.76TeV. The measured jet v₂ in mid-central Pb-Pb collisions was consistent with model predictions. The medium response has been studied through jet-track correlations at √{s_NN} = 2.76TeV as a function of centrality. The result suggested that the in-medium suppressed energy was re-distributed to large angles with respect to the jet axis. The phenomenon was described by a phenomenological calculation taking into account hydrodynamical evolution of the medium.In this thesis, two complementary aspects of jet measurements with the ALICE detector at the LHC were studied. First, the upgrade of the ALICE electromagnetic calorimeter trigger system is presented. The Di-jet Calorimeter (DCal) has been installed during LHC Long Shutdown 1 (LS1) to extend the azimuthal coverage of the existing ElectroMagnetic Calorimeter (EMCal) and PHOton Spectrometer (PHOS). The trigger system has been upgraded to account for this new detector configuration. The firmware for the Summary Trigger Unit (STU), which is the electronics of the trigger system, was upgraded to implement a brand new algorithm combining information from the calorimeters. Second, the measurement of the production cross section of charged jets reconstructed with cone resolution parameter R=0.2, 0.3, 0.4, and 0.6 in pp collisions at √s = 5.02TeV is outlined. A comparison of the production cross section to LO and Next-Leading-Order (NLO) pQCD predictions is shown. Good agreement of the production cross section with NLO pQCD calculations is found for 10 ≺ p_{T,jet}^{ch} ≺ 100GeV/c. The measurement of charged jet v₂ in mid-central (30-50%) Pb-Pb collisions at √{s_NN} = 5.02TeV is also presented. The results are compared with a toy-model Glauber simulation based on the measured path-length dependence of jet suppression. Finally, the measurement of charged jet-hadron correlations in mid-central (30-50%) Pb-Pb collisions at √{s_NN} = 5.02TeV with respect to the 2^{nd} order event plane is also presented in order to study initial collision geometry dependence of jet modification in Pb-Pb collisions
Measurement of jet spectra reconstructed with charged particles in Pb-Pb collisions at 5.02 TeV with the ALICE detector at the LHC
No full textLa physique nucléaire de haute énergie a pour objet l'étude des propriétés du Plasma de Quarks et de Gluons (PQG), un nouvel état de la matière composée de quarks et de gluons asymptotiquement libres. Selon les calculs de la ChromoDynamique Quantique (CDQ) sur réseau, une transition de la matière nucléaire vers un PQG doit se produire pour des densités d'énergie au-delà de ~ 1 GeV/fm3 (correspondant à une température ~ 150 - 200 MeV). De telles conditions extrêmes de température et de densité d'énergie sont réalisées en laboratoire en utilisant des collisions ions lourds aux énergies ultra-relativistes. Le PQG ainsi créé est cependant si fugace qu'il ne peut être étudié que par des sondes internes produites au sein même de la collision mais à des échelles de temps bien inférieures à celle du PQG. Ces sondes dites dures vont alors être modifiée suite à leur interaction avec le PQG, de cette modification s'ensuit l'inférence des propriétés de transport du PQG.Cette thèse porte sur la mesure des jets comme sondes dures du PQG, elle s'articule selon deux axes complémentaires : le développement d'un nouvel algorithme de déclenchement calorimétrique de l'expérience ALICE pour le Run 2 du LHC afin d'efficacement sélectionner les événements contenant une gerbe électromagnétique, ainsi que la mesure de la production inclusive de jets chargés dans les collisions Pb-Pb à l'énergie la plus élevée à ce jour de 5.02 TeV auprès du LHC. Un des défis majeurs de la mesure des jets dans les collisions d'ions lourds consiste à séparer les jets de l'événement sous-jacent. L'approche retenue dans ce travail repose sur une évaluation événement par événement de l'amplitude de cet événement sous-jacent qui est alors soustraite des jets reconstruits. Les fluctuations résiduelles de ce bruit de fond sont par la suite corrigées par une méthode de déconvolution adaptée. Enfin, afin de réduire au maximum la contamination du bruit de fond combinatoire, une coupure de 5 GeV/c sur l'impulsion transverse du constituant prééminent est appliquée.La mesure des facteurs de modification nucléaire des jets montrent une très forte suppression que l'on attribue à la perte d'énergie des partons dans le PQG. Dans ce travail de thèse, une étude phénoménologique de cette manifestation qualifiée "d'étouffement des jets" à partir d'une observable originale, est présentée. Cette étude met en évidence plusieurs résultats fondamentaux : une perte d'énergie constante dans le domaine d'impulsion transverse de jet mesuré (jusqu'à 100 GeV/c), plus prononcée qu'à plus basse énergie et montrant une dépendance quadratique avec la longueur de parcours dans le milieu suggérant la prépondérance d'une perte d'énergie des partons par radiation de gluons.High-energy nuclear physics aims at revealing the properties of Quark-Gluon Plasma (QGP),a new state of matter consisting of asymptotically free strong-interacting quarks and gluons. According to lattice QCD calculation, a transition from normal nuclear matter to a QGP is expected for energy densities exceeding the critical threshold of Ec ~ 1 GeV/fm3 (Tc ~ 150 - 200 MeV). Such extreme conditions of temperature and energy density are met in laboratory by smashing heavy nuclei at ultrarelativistic energies. The QGP thus created is however so short lived that it can only be resolved by self-generated hard probes, namely produced together with the medium but on a much shorter time scale. By subsequently interacting with the expanding QGP, these well calibrated probes carry valuable information about its transport properties.The purpose of this thesis is the measurement of jets as hard probes of the QGP along two complementary directions: by developping a new ALICE jet calorimeter trigger algorithm for LHC Run 2 to efficiently select events containing high energy electromagnetic showers and measuring charged jet production cross sections in Pb-Pb collisions at highest-ever centre of mass energy of 5.02TeV provided by the LHC. One of the basic challenges facing jet measurement in heavy-ion collisions consists in separating jets from the soft underlying event. The magnitude of the underlying event is quantified on an event-by-event basis and subtracted from the reconstructed jets. The remaining background fluctuations and detector effects are corrected at the event-ensemble level by an unfolding method. Furthermore, in order to minimise the fake jet contamination, a leading track jet transverse momentum cut-off of 5 GeV/c is applied.A strong suppression of jet production in the most central heavy-ion collisions is observed and quantified by the measurement of the nuclear modification factor, RAA. Such a suppression is interpreted as the result of parton energy loss in the QGP, the so-called jet quenching phenomenon. In this thesis, a phenomenological study with an original experimental observable of jet quenching (the energy shift) is presented. The key findings from this study are that the energy loss is constant in the measured jet transverse momentum range (up to ~ 100 GeV/c), of larger amplitude than at lower collision energy, and with a quadradic path-length dependence supporting the assumption that gluon radiation is the dominant mechanism at work
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