Measurement of electroweak-boson production in p–Pb and Pb–Pb collisions at the LHC with ALICE

International audienceMeasurements of electroweak-bosons in heavy-ion collisions with ALICE are reported. They are measured at large rapidities, via their (di)muonic decay: Z $\rightarrow \mu^+ \mu^-$ and W$^\pm \rightarrow \mu^\pm \nu$. The Z production and nuclear modification factor in Pb–Pb collisions at $\sqrt{s_{_{\rm NN}}}$ = 5.02 TeV are presented and compared to theoretical predictions with or without nuclear modifications of the Parton Distribution Functions. Measurements of electroweak-boson production in p--Pb collisions at $\sqrt{s_{_{\rm NN}}}$ = 5.02 and 8.16 TeV are also presented and discussed

Mesure de la production des bosons électrofaibles dans les collisions p-Pb à √sNN = 8.16 TeV avec ALICE

The matter that surrounds us is made of quarks, forming bound states through the exchange of gluons. These interactions are described by the quantum chromodynamics (QCD) theory. Similarly to regular matter, this quark matter can be found in various states that one can depict by means of a phase diagram. The exploration of this diagram, a necessary step for the understanding of QCD and quark matter, is done in the laboratory by means of heavy-ion collisions (HIC). In these studies, it is of utmost importance to have a precise knowledge on the initial state of the collision, as to disentangle the initial state effects from the effects occurring at later stages.This thesis aims at providing information on the initial state through the measurement of the electroweak-boson production in proton-lead (p-Pb) collisions. Indeed, the production of these hard processes is directly dependent on the internal structure of the colliding ions, represented by the nuclear parton distribution functions (nPDF). The bosons are detected via their muonic decay channel, such that the whole process is independent from the strong force, and the information on the initial state reach the detector without being affected by the surrounding medium, if any.This document presents the measurements of the Z0- and W±-boson production in p-Pb collisions at a centre-of-mass energy √sNN = 8.16 TeV with ALICE. The results are reported and discussed within the scope of their comparison with similar measurements from other LHC Collaborations, at different energies, or with theoretical calculations from different recent nPDF models.La matière qui nous entoure est faite de quarks formant des états liés par l’échange de gluons. Ces interactions sont décrites par la théorie de la chromodynamique quantique (QCD). À l’image de la matière ordinaire, cette matière forte peut se trouver sous différents états, ce que l’on peut représenter sous la forme d’un diagramme de phase. L’exploration de ce diagramme, une étape cruciale vers la compréhension de la QCD et de la matière forte, est réalisée dans le laboratoire par l’intermédiaire de collisions d’ions lourds (HIC). Il est alors important, pour la conduite de ces études, d’avoir une connaissance précise de l’état initial de la collision, afin de distinguer les effets initiaux d’effets se produisant à des étapes plus tardives.Ce travail de thèse apporte des informations sur l’état initial à travers la mesure de la production des bosons électrofaibles dans les collisions proton-plomb (p-Pb). En effet, la production de ces procédés durs est directement dépendante de la structure interne des noyaux entrant en collision, structure représentée par les fonctions de distributions partoniques nucléaires (nPDF). Les bosons sont détectés via leur désintégration muonique, de telle sorte que la chaîne de désintégration dans son ensemble est insensible à l’interaction forte. L’information sur l’état initial est donc portée jusqu’aux détecteurs sans être affectée par la présence éventuelle du milieu.Ce document rapporte les mesures de production des bosons Z0 et W± dans les collisions p-Pb à une énergie dans le centre de masse √sNN = 8.16 TeV avec ALICE. Les résultats sont présentés et discutés à travers leur comparaison avec des mesures similaires réalisées par d’autres Collaborations LHC, à différentes énergies, ou avec des calculs théoriques reposant sur plusieurs modèles récents de nPDF

Mesure de la production des bosons électrofaibles dans les collisions p-Pb à √sNN = 8.16 TeV avec ALICE

The matter that surrounds us is made of quarks, forming bound states through the exchange of gluons. These interactions are described by the quantum chromodynamics (QCD) theory. Similarly to regular matter, this quark matter can be found in various states that one can depict by means of a phase diagram. The exploration of this diagram, a necessary step for the understanding of QCD and quark matter, is done in the laboratory by means of heavy-ion collisions (HIC). In these studies, it is of utmost importance to have a precise knowledge on the initial state of the collision, as to disentangle the initial state effects from the effects occurring at later stages.This thesis aims at providing information on the initial state through the measurement of the electroweak-boson production in proton-lead (p-Pb) collisions. Indeed, the production of these hard processes is directly dependent on the internal structure of the colliding ions, represented by the nuclear parton distribution functions (nPDF). The bosons are detected via their muonic decay channel, such that the whole process is independent from the strong force, and the information on the initial state reach the detector without being affected by the surrounding medium, if any.This document presents the measurements of the Z0- and W±-boson production in p-Pb collisions at a centre-of-mass energy √sNN = 8.16 TeV with ALICE. The results are reported and discussed within the scope of their comparison with similar measurements from other LHC Collaborations, at different energies, or with theoretical calculations from different recent nPDF models.La matière qui nous entoure est faite de quarks formant des états liés par l’échange de gluons. Ces interactions sont décrites par la théorie de la chromodynamique quantique (QCD). À l’image de la matière ordinaire, cette matière forte peut se trouver sous différents états, ce que l’on peut représenter sous la forme d’un diagramme de phase. L’exploration de ce diagramme, une étape cruciale vers la compréhension de la QCD et de la matière forte, est réalisée dans le laboratoire par l’intermédiaire de collisions d’ions lourds (HIC). Il est alors important, pour la conduite de ces études, d’avoir une connaissance précise de l’état initial de la collision, afin de distinguer les effets initiaux d’effets se produisant à des étapes plus tardives.Ce travail de thèse apporte des informations sur l’état initial à travers la mesure de la production des bosons électrofaibles dans les collisions proton-plomb (p-Pb). En effet, la production de ces procédés durs est directement dépendante de la structure interne des noyaux entrant en collision, structure représentée par les fonctions de distributions partoniques nucléaires (nPDF). Les bosons sont détectés via leur désintégration muonique, de telle sorte que la chaîne de désintégration dans son ensemble est insensible à l’interaction forte. L’information sur l’état initial est donc portée jusqu’aux détecteurs sans être affectée par la présence éventuelle du milieu.Ce document rapporte les mesures de production des bosons Z0 et W± dans les collisions p-Pb à une énergie dans le centre de masse √sNN = 8.16 TeV avec ALICE. Les résultats sont présentés et discutés à travers leur comparaison avec des mesures similaires réalisées par d’autres Collaborations LHC, à différentes énergies, ou avec des calculs théoriques reposant sur plusieurs modèles récents de nPDF

Electroweak-boson production in p-Pb collisions at √sNN = 8.16 TeV with ALICE

La matière qui nous entoure est faite de quarks formant des états liés par l’échange de gluons. Ces interactions sont décrites par la théorie de la chromodynamique quantique (QCD). À l’image de la matière ordinaire, cette matière forte peut se trouver sous différents états, ce que l’on peut représenter sous la forme d’un diagramme de phase. L’exploration de ce diagramme, une étape cruciale vers la compréhension de la QCD et de la matière forte, est réalisée dans le laboratoire par l’intermédiaire de collisions d’ions lourds (HIC). Il est alors important, pour la conduite de ces études, d’avoir une connaissance précise de l’état initial de la collision, afin de distinguer les effets initiaux d’effets se produisant à des étapes plus tardives.Ce travail de thèse apporte des informations sur l’état initial à travers la mesure de la production des bosons électrofaibles dans les collisions proton-plomb (p-Pb). En effet, la production de ces procédés durs est directement dépendante de la structure interne des noyaux entrant en collision, structure représentée par les fonctions de distributions partoniques nucléaires (nPDF). Les bosons sont détectés via leur désintégration muonique, de telle sorte que la chaîne de désintégration dans son ensemble est insensible à l’interaction forte. L’information sur l’état initial est donc portée jusqu’aux détecteurs sans être affectée par la présence éventuelle du milieu.Ce document rapporte les mesures de production des bosons Z0 et W± dans les collisions p-Pb à une énergie dans le centre de masse √sNN = 8.16 TeV avec ALICE. Les résultats sont présentés et discutés à travers leur comparaison avec des mesures similaires réalisées par d’autres Collaborations LHC, à différentes énergies, ou avec des calculs théoriques reposant sur plusieurs modèles récents de nPDF.The matter that surrounds us is made of quarks, forming bound states through the exchange of gluons. These interactions are described by the quantum chromodynamics (QCD) theory. Similarly to regular matter, this quark matter can be found in various states that one can depict by means of a phase diagram. The exploration of this diagram, a necessary step for the understanding of QCD and quark matter, is done in the laboratory by means of heavy-ion collisions (HIC). In these studies, it is of utmost importance to have a precise knowledge on the initial state of the collision, as to disentangle the initial state effects from the effects occurring at later stages.This thesis aims at providing information on the initial state through the measurement of the electroweak-boson production in proton-lead (p-Pb) collisions. Indeed, the production of these hard processes is directly dependent on the internal structure of the colliding ions, represented by the nuclear parton distribution functions (nPDF). The bosons are detected via their muonic decay channel, such that the whole process is independent from the strong force, and the information on the initial state reach the detector without being affected by the surrounding medium, if any.This document presents the measurements of the Z0- and W±-boson production in p-Pb collisions at a centre-of-mass energy √sNN = 8.16 TeV with ALICE. The results are reported and discussed within the scope of their comparison with similar measurements from other LHC Collaborations, at different energies, or with theoretical calculations from different recent nPDF models

Measurement of electroweak-boson production in p−-Pb collisions at sNN\sqrt{s_{\rm NN}} = 8.16 TeV with ALICE

The matter that surrounds us is made of quarks, forming bound states through the exchange of gluons. These interactions are described by the quantum chromodynamics (QCD) theory. Similarly to regular matter, this quark matter can be found in various states that one can depict by means of a phase diagram. The exploration of this diagram, a necessary step for the understanding of QCD and quark matter, is done in the laboratory by means of heavy-ion collisions (HIC). In these studies, it is of utmost importance to have a precise knowledge on the initial state of the collision, as to disentangle the initial state effects from the effects occurring at later stages. This thesis aims at providing information on the initial state through the measurement of the electroweak-boson production in proton-lead (p$-$Pb) collisions. Indeed, the production of these hard processes is directly dependent on the internal structure of the colliding ions, represented by the nuclear parton distribution functions (nPDF). The bosons are detected via their muonic decay channel, such that the whole process is independent from the strong force, and the information on the initial state reach the detector without being affected by the surrounding medium, if any. This document presents the measurements of the Z$^0$- and W$^\pm$-boson production in p$-$Pb collisions at a centre-of-mass energy $\sqrt{s_{\rm NN}}$ = 8.16 TeV with ALICE. The results are reported and discussed within the scope of their comparison with similar measurements from other LHC Collaborations, at different energies, or with theoretical calculations from different recent nPDF models

Mesure de la production des bosons électrofaibles dans les collisions p-Pb à √sNN = 8.16 TeV avec ALICE

The matter that surrounds us is made of quarks, forming bound states through the exchange of gluons. These interactions are described by the quantum chromodynamics (QCD) theory. Similarly to regular matter, this quark matter can be found in various states that one can depict by means of a phase diagram. The exploration of this diagram, a necessary step for the understanding of QCD and quark matter, is done in the laboratory by means of heavy-ion collisions (HIC). In these studies, it is of utmost importance to have a precise knowledge on the initial state of the collision, as to disentangle the initial state effects from the effects occurring at later stages.This thesis aims at providing information on the initial state through the measurement of the electroweak-boson production in proton-lead (p-Pb) collisions. Indeed, the production of these hard processes is directly dependent on the internal structure of the colliding ions, represented by the nuclear parton distribution functions (nPDF). The bosons are detected via their muonic decay channel, such that the whole process is independent from the strong force, and the information on the initial state reach the detector without being affected by the surrounding medium, if any.This document presents the measurements of the Z0- and W±-boson production in p-Pb collisions at a centre-of-mass energy √sNN = 8.16 TeV with ALICE. The results are reported and discussed within the scope of their comparison with similar measurements from other LHC Collaborations, at different energies, or with theoretical calculations from different recent nPDF models.La matière qui nous entoure est faite de quarks formant des états liés par l’échange de gluons. Ces interactions sont décrites par la théorie de la chromodynamique quantique (QCD). À l’image de la matière ordinaire, cette matière forte peut se trouver sous différents états, ce que l’on peut représenter sous la forme d’un diagramme de phase. L’exploration de ce diagramme, une étape cruciale vers la compréhension de la QCD et de la matière forte, est réalisée dans le laboratoire par l’intermédiaire de collisions d’ions lourds (HIC). Il est alors important, pour la conduite de ces études, d’avoir une connaissance précise de l’état initial de la collision, afin de distinguer les effets initiaux d’effets se produisant à des étapes plus tardives.Ce travail de thèse apporte des informations sur l’état initial à travers la mesure de la production des bosons électrofaibles dans les collisions proton-plomb (p-Pb). En effet, la production de ces procédés durs est directement dépendante de la structure interne des noyaux entrant en collision, structure représentée par les fonctions de distributions partoniques nucléaires (nPDF). Les bosons sont détectés via leur désintégration muonique, de telle sorte que la chaîne de désintégration dans son ensemble est insensible à l’interaction forte. L’information sur l’état initial est donc portée jusqu’aux détecteurs sans être affectée par la présence éventuelle du milieu.Ce document rapporte les mesures de production des bosons Z0 et W± dans les collisions p-Pb à une énergie dans le centre de masse √sNN = 8.16 TeV avec ALICE. Les résultats sont présentés et discutés à travers leur comparaison avec des mesures similaires réalisées par d’autres Collaborations LHC, à différentes énergies, ou avec des calculs théoriques reposant sur plusieurs modèles récents de nPDF

10th International Conference on Hard and Electromagnetic Probes of High-Energy Nuclear Collisions

W and Z bosons are created in the hard scattering processes occurring in the initial stage of heavy-ion collisions and they are insensitive to the presence of a strongly-interacting medium. This makes them clean probes of the initial-state effects of the collision, such as the nuclear modification of the parton distribution functions (nPDFs). The measurement of the electroweak-boson production in p-Pb and Pb-Pb collisions at the LHC provides constraints on the nPDFs of the (anti-)quarks in a phase-space region that is poorly constrained by previous experiments. ALICE measures the electroweak-boson production in the muonic decay channel at forward rapidities ($2.5 < y_{\rm lab} < 4$). In this contribution, recent results on the Z-boson production in Pb-Pb collisions at a center-of-mass energy per nucleon pair of $\sqrt{s_{\rm NN}} = 5.02$ TeV, exploiting the combined 2015 and 2018 data sets, will be presented. The invariant production yield as well as the nuclear modification factor ($R_{\rm AA}$) will be shown as a function of rapidity and collision centrality. Similarly, results on the rapidity dependence of the Z-boson production cross section in p-Pb collisions at $\sqrt{s_{\rm NN}} = 8.16$ TeV will be discussed. The latter will be complemented by new results on the W-boson production cross-section in the same collision system. The different results will be compared to calculations obtained with or without including nuclear modifications of the PDFs, as well as to results obtained by other LHC experiments

Mesure de la production du boson Z dans les collisions p-Pb à sqrt(s_(NN)) = 8,16 TeV avec ALICE

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