Mesure de la production des photons isolés dans les collisions p-p à s=7 Tev avec le détecteur ALICE

La production de photons de grande impulsion transverse lors des collisions proton-proton (p-p), est décrite par la chromodynamique quantique perturbative (pQCD). Parmi ces photons, ceux issus directement d un processus partonique énergétique (appelés photons directs) sont particulièrement intéressants car leur mesure permet de tester précisément les prédictions de la pQCD et offre la possibilité de mieux contraindre les fonctions de structure du proton. Ce travail de thèse a pour objectif l étude et la mesure des photons directs produits dans les collisions p-p à 7 TeV avec le détecteur ALICE. Le calorimètre électromagnétique d ALICE (EMCal), est utilisé pour réaliser cette mesure qui s appuie notamment sur l utilisation d une procédure d isolement permettant de réduire le bruit de fond provenant des autres modes de production (fragmentation, décroissance). Les aspects relatifs à la qualité des données dans EMCal, à l identification des photons, mais aussi ceux liés à la correction du spectre ou encore à sa normalisation sont mis en avant. Finalement, la première section efficace de photons isolés mesurée dans les collisions p-p à 7 TeV avec le détecteur ALICE est présentée et comparée avec les prédictions théoriques avant d être mise en regard avec les résultats issus des autres grandes expériences du LHC.The high transverse momentum photon production inproton-proton collisions (p-p) is described by perturbativequantum chromodynamics (pQCD). Among thesephotons, those produced directly by an energetic partonicinteraction (called direct photons) are of great interestsince their measurement allows to test pQCDpredictions and it allows also the constraint of protonstructure functions. The work of this thesis aims atstudying and measuring direct photons produced in p-pcollisions at 7 TeV with the ALICE detector. The ALICEelectromagnetic calorimeter (EMCal) is used to achievethis measurement which is based on an isolation procedurethat allows to reduce background coming fromother photon production modes (fragmentation, decay).Multiple aspects like EMCal data quality, photon identificationas well as spectrum correction and its normalizationare highlighted. Finally, the first isolated promptphoton cross-section measured with ALICE detector ispresented, compared to theoretical predictions and tothe last results from other LHC experiments.NANTES-ENS Mines (441092314) / SudocSudocFranceF

La physique des gamma-jets avec le calorimètre EMCal de l'expérience ALICE au LHC

Les collisions d ions lourds ultra-relativistes au LHC devraient permettre de former le Plasma de Quarks et de Gluons (PQG). Les photons, insensibles à l interaction forte qui domine ce milieu sont une sonde intéressante pour l étude du PQG. Les gamma-jets sont des processus durs et rares où un photon et un parton sont émis dos à dos. Le parton hadronise en une gerbe de particules appelée jet. Ces jets sont atténués (jet quenching) par interaction forte du parton avec le PQG. La perte d énergie, ou plus exactement la redistribution de l énergie du jet, est mesurable par la modification de la distribution de l énergie des particules appartenant au jet entre les collisions p-p et Pb-Pb (fonction de fragmentation ou distribution en hump-backed plateau ). Cette mesure nécessite l énergie initiale du jet, ce que les gamma-jets permettent d obtenir de façon précise. Notre travail consiste à utiliser le calorimètre EMCal pour détecter un photon en corrélation avec un jet reconstruit dans la partie centrale d ALICE, puis à comparer ces distributions en énergie pour des collisions p-p et Pb-Pb. Dans un premier temps, la physique des gamma-jets est abordée, puis nous présentons l identification des particules dans EMCal afin de reconnaître un photon direct, c est-à-dire un photon émis en corrélation avec un jet. Ensuite, des méthodes d identification et de reconstruction du jet sont développées pour pouvoir déterminer les distributions de hump-backed plateau . Enfin ces techniques sont testées afin d évaluer les capacités d ALICE et notamment d EMCal pour étudier les gamma-jets au LHC et d apprécier la sensibilité de cette sonde pour explorer le PQGHeavy ion collisions at LHC will produce a new state of matter : the quark-gluon plasma (QGP). Photons are not sensible to the strong interaction which dominates the nuclear medium, and hence are a valuable tool to explore QGP. Gamma-jets are rare hard processes : a photon and a parton are emitted back-to-back. The parton hadronises and produces a jet of particles. These jets are quenched due to the strong interaction of the parton with the QGP. This quenching, or more precisely the re-distribution of the energy in the jet, can be measured by the modification of the distribution of the particle energy in the jet, comparing p-p and Pb-Pb collisions (fragmentation functions or hump-backed plateau distributions). For this porpose, jet energy is needed, and can be provided precisely by gamma-jet measurement. Our goal is to use EMCal to detect a photon correlated with a jet reconstructed in ALICE tracking system. Then, the jet energy distribution are compared for p-p an Pb-Pb collisions. Gamma-jet physics is first addressed, the particle identification with EMCal is introduced to isolate the direct photon, i.e. a photon and a jet emitted back-to-back. Methods of jet identification and reconstruction are developed to determine hump-backed plateau distributions. Finally, these methods are tested to evaluate ALICE and particularly EMCal capabilities for gamma-jet study at LHC and to quantify the sensibility of this probe to explore the QGPNANTES-BU Sciences (441092104) / SudocSudocFranceF

Isolation des photons de grande impulsion transverse dans les collisions proton+proton à 200 GeV dans l'expérience PHENIX au RHIC

NANTES-BU Sciences (441092104) / SudocSudocFranceF

Identification de particules et de processus durs dans le spectromètre PHOS de l'expérience ALICE

Heavy-ion collisions are a unique tool to study nuclear matter under extreme conditions of density and temperature like the ones present a few moments after the Big Bang, where nuclear matter may be composed of a plasma of almost free quarks and gluons. Its production is the main interest of the ALICE experiment at the LHC collider, where Pb-Pb collisions at 5.5A TeV will be made. Photons are an interesting signature produced in these collisions as they can give unperturbed information on their creation conditions. The PHOS detector in the ALICE experiment is devoted to their measurement. For this thesis a PHOS performance study and the development of particle identification algorithms have been done. High-energy photons will be produced with a recoiling jet which can suffer modifications due to the nuclear medium produced, an identification method of such processes is described and its sensitivity to jet modifications induced by the nuclear medium is studied.Les collisions d'ions lourds sont un outil unique pour étudier la matière nucléaire dans des conditions extrêmes de densité et de température, comme celles présents peu après le Big Bang, où la matière nucléaire aurait été composé d'un plasma de quarks et de gluons quasi-libres. Sa production à l'aide de collisions Pb-Pb à 5.5A TeV est le thème central de l'expérience ALICE-LHC. Les photons émis dans ces collisions sont des signatures très intéressantes parce qu'elles apportent des informations non perturbées sur le plasma. Le détecteur PHOS de l'expérience ALICE est dédié à leur détection. Cette thèse présente une étude des performances de PHOS et décrit les algorithmes d'identification de particules. Les photons de haute énergie sont produits associés à un jet émis à l'opposé qui subira des modifications causées par le plasma. Une méthode d'identification de ces processus et une estimation des modifications du jet par le plasma sont explicitées.NANTES-BU Sciences (441092104) / SudocSudocFranceF

Where Brain, Body and World Collide

The production cross section of electrons from semileptonic decays of beauty hadrons was measured at mid-rapidity (|y| < 0.8) in the transverse momentum range 1 < pt < 8 Gev/c with the ALICE experiment at the CERN LHC in pp collisions at a center of mass energy sqrt{s} = 7 TeV using an integrated luminosity of 2.2 nb^{-1}. Electrons from beauty hadron decays were selected based on the displacement of the decay vertex from the collision vertex. A perturbative QCD calculation agrees with the measurement within uncertainties. The data were extrapolated to the full phase space to determine the total cross section for the production of beauty quark-antiquark pairs

Direct photon production in d+Au collisions at sqrt(s_NN)=200 GeV at midrapidity

see paper for full list of authors - 547 authors, 7 pages, 4 figures. Submitted to Phys. Rev. Lett.. Plain text data tables for the points plotted in figures for this and previous PHENIX publications are (or will be) publicly available at http://www.phenix.bnl.gov/papers.htmlThe differential cross section for the production of direct photons in p+p collisions at √s=200 GeV at midrapidity was measured in the PHENIX detector at the Relativistic Heavy Ion Collider. Inclusive direct photons were measured in the transverse momentum range from 5.5-25 GeV/c, extending the range beyond previous measurements. Event structure was studied with an isolation criterion. Next-to-leading-order perturbative-quantum-chromodynamics calculations give a good description of the spectrum. When the cross section is expressed versus xT, the PHENIX data are seen to be in agreement with measurements from other experiments at different center-of-mass energies

Underlying Event measurements in pp collisions at root s=0.9 and 7 TeV with the ALICE experiment at the LHC

We present measurements of Underlying Event observables in pp collisions at root s = 0 : 9 and 7 TeV. The analysis is performed as a function of the highest charged-particle transverse momentum p(T),L-T in the event. Different regions are defined with respect to the azimuthal direction of the leading (highest transverse momentum) track: Toward, Transverse and Away. The Toward and Away regions collect the fragmentation products of the hardest partonic interaction. The Transverse region is expected to be most sensitive to the Underlying Event activity. The study is performed with charged particles above three different p(T) thresholds: 0.15, 0.5 and 1.0 GeV/c. In the Transverse region we observe an increase in the multiplicity of a factor 2-3 between the lower and higher collision energies, depending on the track p(T) threshold considered. Data are compared to PYTHIA 6.4, PYTHIA 8.1 and PHOJET. On average, all models considered underestimate the multiplicity and summed p(T) in the Transverse region by about 10-30%