Mesure de la production de J/ψ en collisions p-Pb au LHC avec le spectromètre à muons d'ALICE

par Igor Lakomov

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Bruno Espagnon.

Soutenue le 19-09-2014

à Paris 11 , dans le cadre de Ecole doctorale Modélisation et Instrumentation en Physique, Energie, Géosciences et Environnement (Orsay, Essonne ; 2010-2015) , en partenariat avec Institut de physique nucléaire (Orsay, Essonne ; 1956-2019) (laboratoire) .

Le président du jury était Patrick Robbe.

Le jury était composé de Bruno Espagnon, Patrick Robbe, Raphaël Granier de Cassagnac, Andreas Morsch, François Gelis, Christophe Suire.

Les rapporteurs étaient Raphaël Granier de Cassagnac, Andreas Morsch.

mots clés

• J/ψ
• Matière nucléaire froide
• ALICE
• Spectromètre à muons
• . p-Pb
• Plasma quark-gluon
• Grand collisionneur de hadrons

Résumé

Les sondes dures apparaissent comme l'un des sujets les plus excitant de la Physique des hautes énergies. Les mécanismes de production des quarkonia (mésons formés par l'état lié quark-antiquark charmé ou beau) dans les collisions hadroniques sont particulièrement intéressants. La suppression du J/ψ et des autres charmonia a été prédites comme l'une des signatures de la formation du Plasma de Quark et de Gluons (PQG), suppression déjà observée au SPS et au RHIC. De nombreuses études de la suppression des charmonia ont également été menées au LHC. Cependant, d'autres effets sont susceptibles de modifier la production de charmonia sans requérir la formation d'un QGP. Ces effets, inhérents aux collisions impliquant des noyaux, sont appelés effets nucléaires froids ou CNM («Cold Nuclear Matter»). Ils peuvent être étudiés dans les collisions p-Pb. Cette thèse est dédiée à l'analyse de la production de J/ψ dans les collisions p-Pb collisions à une énergie dans le centre de masse de 5.02 TeV par paire de nucléon au LHC. La production de J/ψ est étudiée en fonction de l'impulsion transverse, de la rapidité et de l'activité de la collision. Ces résultats apportent une contribution significative dans la compréhension des effets CNM et dans l'établissement d'une référence pour l'interprétation de la production de J/ψ dans les collisions Pb-Pb.

mots clés

• J/ψ
• Cold nuclear matter
• ALICE
• Muon spectrometer
• . p-Pb

Titre traduit

Measurement of the J/ψ production in p-Pb collisions at the LHC with the ALICE muon spectrometer

Résumé

Hard probes represent one of the hottest topics of the modern high energy physics. The production mechanism of quarkonia (mesons composed of a charm or beauty quark and its antiquark) in hadronic collisions is of particular interest. The suppression of J/ψ and other charmonium states was predicted as one of the first signatures of the Quark Gluon Plasma (QGP) formation and was seen at RHIC and SPS. It was also studied at the LHC in Pb-Pb collisions. However, other effects can affect the charmonium production in Pb-Pb collisions without the presence of the QGP. These effects are inherent to the use of nuclei and are called «Cold Nuclear Matter» (CNM) effects. They can be studied in p-Pb collisions. This thesis is dedicated to the studies of J/ψ production in p-Pb collisions at the LHC at a center of mass energy of 5.02 TeV per nucleon pair. J/ψ production is studied as a function of transverse momentum, rapidity and event activity. These results represent a significant step to better understanding of the CNM effects and to the establishment of a reference for J/ψ production in Pb-Pb collisions.