A descoberta da atenuação de jatos em colisões Au+- Au centrais no Colisor Relativístico de Íons Pesados (RHIC) no Laboratório Nacional de Brookhaven fornece evidências claras da formação de matéria densa fortemente interagente. Esta atenuação foi prevista para ocorrer devido à perda de energia de pártons de alta energia que se propagam através do Plasma de Quarks e Glúons. Para explicitar este observável como um efeito de estado final, e melhor caracterizar as características do meio formado nas colisões de íons pesados, devemos buscar um entendimento das propriedades do espectro em colisões envolvendo apenas um núcleo, no caso de RHIC d+Au. Um dos temas estudados nesta tese é a produção de mésons D em rapidez positiva nesta classe de processos usando um modelo baseado em QCD perturbativa, assumindo que este tratamento pode ser usado como uma base para distinguir efeitos de meio e dinâmicos. Analisamos corno os efeitos nucleares nas distribuições partônicas nucleares podem afetar este processo para energias de RHIC e LHC. Foi encontrado um aumento da produção na região de momentum transverso (qT) moderado para RHIC, devido ao efeito de anti-sombreamento no meio nuclear. Nossa predição para LHC sugere que o sombreamento irá suprimir o espectro de mésons D para qT < 14 GeV. Outro tema abordado nesta tese é o estudo das contribuições das perdas de energia radiativa e colisional em colisões de íons pesados. Nestes processos, a perda de energia partônica é estudada como principal contribuição para a atenuação de jatos, medida experimentalmente. A energia crítica Ec, que caracteriza a energia onde os dois mecanismos tem contribuições iguais, é estimada e o fator de atenuação é calculado incluindo perdas colisional e radiativa de energia. Nossos resultados demonstram a importância do mecanisno de perda de energia colisional e sugerem que não podemos desconsiderá-Io nas análises dos dados de RHIC. Porém, a magnitude do fator de atenuação é reduzida por um fator inferior a dois quando a contribuição da perda de energia colisional é incluída. Além disso, investigamos a dependência da perda de energia partônica colisional em um plasma de pártons no valor do acoplamento forte e sua variação com a evolução do sistema. Analisamos as diferentes prescrições para a acoplamento da QCD e calculamos a dependência em energia e comprimento do meio na perda de energia percentual. Além disso, o fator de atenuação para quarks leves e pesados é estimado. Encontramos que o aumento previsto na produção de mésons contendo chaT"Tnquando comparada aos mésons 7f é fortemente dependente da variação da constante de acoplamento da QCD. / The discovery of the jet quenching in central Au -+-Au collisions at the Relativistic Heavy-ion Collider (RHlC) at Brookhaven National Laboratory has provided clear evidence for the formation of strongly interacting dense matter. lt has been predicted to occur due to the energy loss of high energy partons that propagate through the quark gluon plasma. ln order to explicitate this observab1e as a final state effect and to characterize the features of the medium formed in heavy ion collisions, one has to search for the understanding of the properties of the spectra in collisions when just one nuclei is involved, as d+Au processes at RHlC. The first theme studied in this thesis is the D meson production at forward rapidity in this class of processes, using a pQCD-based mode1, and we assume this treatment as a baseline to distinguish medium and dynamical effects. lt is analysed how the nuclear effects in the nuclear partonic distributions may affect this process at RHlC and LHC energies. An enhancement in the moderate transverse momentum (qT) region for RHlC, due to antishadowing in the nuclear medium, is found. Our prediction for LHC suggests that shadowing wiU suppress the D meson spectra for qT < 14 GeV. Another theme deve10ped in this thesis is the study of the collisional and radiative energy 10sses in heavy ion collisions. ln these processes, partonic energy 10ss has been studied as the main contribution to the experimentally measured jet quenching. The radiative and collisiona1 contributions to the energy 10ss for a propagating parton in a dense medium are calculed in this thesis. The critical energy Ec, which characterizes the energy where both mechanisms contribute equally, is estimated and the quenching factor is calcu1ated including radiative and collisiona1 contributions to energy loss. Our resu1ts have shown that the collisiona1 energy 10ss is significative and cannot be disregarded in a full ca1culation for data analysis at RHlC. However, we have found that the quenching factor, that reflects the nuclear modification factor, is not very sensitive to the magnitude of the energy loss and varies at most a factor 2 when the collisional contribution is included. Besides, for collisional energy loss in a parton plasma, we investigate the dependence in the strong coupling constant and its variation when the systern evolves. We ana1yze different prescriptions for the QCD coup1ing and calculate the energy and lenght of mediurn dependence in the fractional energy 10ss. We also estimate the quenching factor for light and heavy quarks. We found that the enhancement of the charrned rnesons production when compared to the 7rrnesons is strongly dependent of the QCD coupling constant value.

Neste trabalho foi proposto um método de deconvolução para extrair experimentalmente a densidade da matéria nuclear no estado fundamental a partir de dados de espalhamento elástico entre íons pesados em energias baixas (abaixo da barreira de fusão) e intermediárias. A consistência dos resultados foi totalmente verificada. O método se mostrou uma poderosa ferramenta para a determinação experimental da densidade da matéria de núcleos no estado fundamental, particularmente em uma região superficial, onde a diferença entre a densidade de núcleos exóticos e núcleos estáveis vizinhos é muito enfatizada. Foram realizadas medidas de seções de choque de espalhamento elástico para os sistemas 16O + 40Ca, 120Sn, com o objetivo de ajudar na construção de uma sistemática experimental para a parte real da interação nuclear, e para obter a densidade experimental da matéria nuclear no estado fundamental para o núcleo 16O. Como complemento, o trabalho apresenta: i-) uma sistemática teórica das densidades nucleares, realizada para toda região de massa da tabela periódica; ii-) o modelo não-local, desenvolvido para descrever a dependência com a energia da parte real da interação nuclear; e iii-) uma nova representação para a absorção de fluxo, devido aos canais de reação. Com isso, foi desenvolvida uma sistematização para o potencial ótico a partir de uma análise consistente de dados de espalhamento elástico de íons pesados em energias baixas e intermediárias. Esta análise resultou em uma previsão extremamente satisfatória para as seções de choque de espalhamento elástico experimentais, para um vasto conjunto de dados, utilizando um modelo bastante fundamental e global para o potencial ótico e, mais importante, sem a utilização de parâmetros livres. / An unfolding method is proposed to extract ground-state nuclear matter densities from heavy-ion elastic scattering data analyses at low (sub-barrier) and intermediate energies. The consistency of the results was fully checked. The method is a powerful tool to obtain ground-state nuclear matter densities, particularly at the surface region where the difference between densities of exotic and stable neighbor nuclei is very emphasized. Precise elastic scattering cross sections were measured for the systems 16O + 40Ca, 120Sn, with the aim of helping the construction of an experimental systematics for the real part of the nuclear interaction, and to obtain the experimental ground-state nuclear matter density for the 16O nucleus. As a complement, this work presents: i-) A theoretical systematics for nuclear densities which was performed for the whole mass region throughout the periodic table, ii-) the non-local model, developed to describe the energy dependence of the real part of the nuclear interaction; iii-) a new representation for the absorption of flux due to the reaction channels. This framework has allowed us to obtain a systematization of the optical potential from a consistent heavy-ion elastic scattering data analysis at low and intermediate energies. This analysis resulted a remarkable prediction for a very large elastic scattering cross section data set using a global and fundamental parameter-free model for the optical potential.

O advento dos colisores modernos tem proporcionado novas possibilidades de estudo em física de partículas como, por exemplo, a busca por nova física e o estudo de novos estados da matéria hadrônica. Em particular, em colisões de íons pesados em altas energias, acredita-se que um novo estado da matéria seja formado antes da colisão, o chamado condensado de vidros de cor. Tal estado seria a condição inicial de um plasma de quarks e glúons e é caracterizado por altas densidades de pártons (quarks e glúons). De fato, as equações de evolução da Cromodinâmica Quântica predizem que, para virtualidades moderadas e altas energias, os hádrons se tornam sistemas extremamente densos devido ao crescimento das distribuições de glúons nessas condições. Um crescimento indefinido das distribuições de glúons poderia levar à violação do vínculo de unitariedade. Para evitar essa violação, existe um mecanismo chamado de saturação de pártons o qual contém o crescimento das distribuições de quarks e glúons de forma a respeitar o vínculo de unitariedade. Teoricamente, no limite de altas energias, observa-se que os hádrons são populados especialmente por glúons. Experimentalmente, existem indícios da saturação em colisões ep, pp, pA e AA, contudo, isso ainda é uma questão em aberto. Portanto, no limite de altas densidades, espera- se que a física não linear, a qual leva em conta efeitos de recombinações de glúon, passe a se manifestar. Uma alternativa para o estudo da saturação em colisores hadrônicos são os processos foto-induzidos, os quais ocorrem em interações ultraperiféricas. Em uma colisão ultraperiférica entre dois hádrons, o parâmetro de impacto é maior do que a soma dos raios dos hádrons, de forma que interações fortes são suprimidas. Dessa forma os hádrons atuam como fontes de fótons (quase reais) podendo ocorrer interações fóton-hádron e fóton-fóton. Nesse trabalho estudamos a fotoprodução difrativa de mésons vetoriais em energias do LHC para colisões ultraperiféricas próton-próton, próton-núcleo e núcleo-núcleo e a produção dupla de mésons vetoriais em colisões fóton-fóton e devido ao mecanismo de duplo espalhamento fóton-p(A). Mostramos como esses processos podem ser usados para estudar a física de altas energias e os efeitos de saturação. Os efeitos de saturação em nossos cálculos são levados em conta através do formalismo de dipolo de cor, que é uma das ferramentas básicas usadas nessa tese. O tratamento de colisões ultraperiféricas hádron-hádron foi feito com a aproximação de fótons equivalentes que assim como o formalismo de dipolo, foi extensamente usada. Nossos resultados apontam que o estudo fenomenológico e experimental dos tipos de processos citados acima são factíveis e podem ser usados para vincular a dinâmica da QCD em altas energias. / The advent of the modern colliders has provided new possibilities of study in particle physics as, for example, the search for new physics and the study of new states of the hadronic matter. In particular, in high energy heavy ion collisions is expected that a new state can be formed before the collision, the so called Color Glass Condensate. This state would be the initial condition of the Quark Gluon Plasma and is characterized by high parton (quarks and gluons) densities. Indeed, the Quantum Chromodynamics evolution equations predict that, for moderate virtualities and high energies, the hadrons become extremely dense systems due to the growth of the parton distribution in these conditions. An indefinite growth of the parton distributions could lead to the violation of the unitarity bound. To avoid this violation, there is a mechanism called parton saturation which tames the growth of the parton distributions to satisfy the unitarity bound. Theoretically, in the high energy limit, one can see that the hadrons are populated mainly by gluons. Experimentally, there are indications of the saturation in ep, pp, pA and AA collisions, however, this is an open question. So, in the high density limit, we expect that the nonlinear physics, which takes into account gluon recombination effects start to manifest itself. An alternative for the study of the saturation at hadronic colliders are the photon-induced processes, which occurs in ultra-peripheral collisions. In a ultra-peripheral collision between two hadrons the impact parameter is greater than the sum of the radii of the hadrons, so the strong interaction is suppressed. Thus, the hadrons act as sources of (almost real) photons and may occur photon-hadron and photon-photon interactions. In this work we study the diffractive photoproduction of vector mesons at LHC and future colliders energies in ultra-peripheral proton-proton, proton-nucleus and nucleus-nucleus collisions and the double vector meson production in photon-photon collisions and due to the double photon-p(A) scattering mechanism. We show how these processes can be used to study the high energy physics and the saturation effects. These effects are considered in our calculations through the color dipole formalism, which is one of the basic tools used in this thesis. The treatment of the ultra-peripheral hadron-hadron collisions was done through the equivalent photon approximation that just as in the dipole formalism, was widely used. Our results point that the phenomenological and experimental studies of the processes cited above are feasible and can be used to constraint the QCD dynamics in high energies.

A descoberta da atenuação de jatos em colisões Au+- Au centrais no Colisor Relativístico de Íons Pesados (RHIC) no Laboratório Nacional de Brookhaven fornece evidências claras da formação de matéria densa fortemente interagente. Esta atenuação foi prevista para ocorrer devido à perda de energia de pártons de alta energia que se propagam através do Plasma de Quarks e Glúons. Para explicitar este observável como um efeito de estado final, e melhor caracterizar as características do meio formado nas colisões de íons pesados, devemos buscar um entendimento das propriedades do espectro em colisões envolvendo apenas um núcleo, no caso de RHIC d+Au. Um dos temas estudados nesta tese é a produção de mésons D em rapidez positiva nesta classe de processos usando um modelo baseado em QCD perturbativa, assumindo que este tratamento pode ser usado como uma base para distinguir efeitos de meio e dinâmicos. Analisamos corno os efeitos nucleares nas distribuições partônicas nucleares podem afetar este processo para energias de RHIC e LHC. Foi encontrado um aumento da produção na região de momentum transverso (qT) moderado para RHIC, devido ao efeito de anti-sombreamento no meio nuclear. Nossa predição para LHC sugere que o sombreamento irá suprimir o espectro de mésons D para qT < 14 GeV. Outro tema abordado nesta tese é o estudo das contribuições das perdas de energia radiativa e colisional em colisões de íons pesados. Nestes processos, a perda de energia partônica é estudada como principal contribuição para a atenuação de jatos, medida experimentalmente. A energia crítica Ec, que caracteriza a energia onde os dois mecanismos tem contribuições iguais, é estimada e o fator de atenuação é calculado incluindo perdas colisional e radiativa de energia. Nossos resultados demonstram a importância do mecanisno de perda de energia colisional e sugerem que não podemos desconsiderá-Io nas análises dos dados de RHIC. Porém, a magnitude do fator de atenuação é reduzida por um fator inferior a dois quando a contribuição da perda de energia colisional é incluída. Além disso, investigamos a dependência da perda de energia partônica colisional em um plasma de pártons no valor do acoplamento forte e sua variação com a evolução do sistema. Analisamos as diferentes prescrições para a acoplamento da QCD e calculamos a dependência em energia e comprimento do meio na perda de energia percentual. Além disso, o fator de atenuação para quarks leves e pesados é estimado. Encontramos que o aumento previsto na produção de mésons contendo chaT"Tnquando comparada aos mésons 7f é fortemente dependente da variação da constante de acoplamento da QCD. / The discovery of the jet quenching in central Au -+-Au collisions at the Relativistic Heavy-ion Collider (RHlC) at Brookhaven National Laboratory has provided clear evidence for the formation of strongly interacting dense matter. lt has been predicted to occur due to the energy loss of high energy partons that propagate through the quark gluon plasma. ln order to explicitate this observab1e as a final state effect and to characterize the features of the medium formed in heavy ion collisions, one has to search for the understanding of the properties of the spectra in collisions when just one nuclei is involved, as d+Au processes at RHlC. The first theme studied in this thesis is the D meson production at forward rapidity in this class of processes, using a pQCD-based mode1, and we assume this treatment as a baseline to distinguish medium and dynamical effects. lt is analysed how the nuclear effects in the nuclear partonic distributions may affect this process at RHlC and LHC energies. An enhancement in the moderate transverse momentum (qT) region for RHlC, due to antishadowing in the nuclear medium, is found. Our prediction for LHC suggests that shadowing wiU suppress the D meson spectra for qT < 14 GeV. Another theme deve10ped in this thesis is the study of the collisional and radiative energy 10sses in heavy ion collisions. ln these processes, partonic energy 10ss has been studied as the main contribution to the experimentally measured jet quenching. The radiative and collisiona1 contributions to the energy 10ss for a propagating parton in a dense medium are calculed in this thesis. The critical energy Ec, which characterizes the energy where both mechanisms contribute equally, is estimated and the quenching factor is calcu1ated including radiative and collisiona1 contributions to energy loss. Our resu1ts have shown that the collisiona1 energy 10ss is significative and cannot be disregarded in a full ca1culation for data analysis at RHlC. However, we have found that the quenching factor, that reflects the nuclear modification factor, is not very sensitive to the magnitude of the energy loss and varies at most a factor 2 when the collisional contribution is included. Besides, for collisional energy loss in a parton plasma, we investigate the dependence in the strong coupling constant and its variation when the systern evolves. We ana1yze different prescriptions for the QCD coup1ing and calculate the energy and lenght of mediurn dependence in the fractional energy 10ss. We also estimate the quenching factor for light and heavy quarks. We found that the enhancement of the charrned rnesons production when compared to the 7rrnesons is strongly dependent of the QCD coupling constant value.

A perda de energia de íons na matéria é um tópico de grande interesse não apenas por suas aplicações diretas em técnicas de análises de materiais bem como nos estudos teóricos das interações íon-átomo. No entanto, o poder de freamento de sólidos para íons pesados é ainda pouco compreendido especialmente para baixas velocidades devido principalmente a complicada dependência nos números atômicos do meio freador e do íon incidente. Neste trabalho são apresentados os dados experimentais para o freamento de Cu em Au na região de velocidades de 2 - 4% da velocidade da luz. Os dados experimentais foram obtidos com uso da técnica de espalhamento elástico, onde um feixe primário de 16O e 28Si, com energias entre 35 - 52 MeV e 49 - 79 MeV respectivamente, foram tilizados para produzir íons de Cu em recuo a partir de um alvo fino ( 160 g/cm2). O feixe primário espalhado é detectado a 60o por um detector de Si, produzindo átomos de Cu do alvo recuando em um ângulo denido pela cinemática da colisão elástica. Os íons em recuo medidos em coincidência temporal com o feixe primário espalhado compõe o feixe secundário de interesse. A perda de energia, em uma folha de Au com espessura em torno de 530 g/cm2, foi obtida medindo-se a energia do feixe secundário com um detector de Si, com e sem a folha de Au interceptando os íons em recuo. Os dados experimentais foram comparados com teorias e modelos semi-empíricos aplicáveis a esse caso. Bom acordo entre a previsão da Aproximação de Convolução Unitária e nossos dados experimentais é observado. / The energy loss of ions in materials is an important issue not only because of its direct applications in analytic techniques of materials but also for studying the basics of ion-atom interactions. Nevertheless, the Stopping Power of heavy ions in solids is still poorly understood which is especially true at low velocities mainly due to the complicated dependence on the atomic numbers of the stopper medium and of the stopping ion. In this work we present new experimental data for Copper ions slowing down in Gold foil in the velocity range of 2 to 4% of the velocity of light. Experimental data were obtained using the elastic scattering technique, where primary beams of 16O and 28Si, with energies from 35 to 52 MeV and 49 to 79 MeV respectively, were used to scatter Cu íons from a thin target ( 160 g/cm2). The scattered primary beam is detected at 60 with a Si detector, producing recoiling atoms of the target in an angle given by the elastic scattering kinematics. The recoiling ions in temporal coincidence with the scattered primary beam will compose the secondary beam. The energy loss, in a gold foil with thickness about 530 g/cm2, was obtained by measuring the energy of the secondary beam with a Si detector, with and without the Au foil intercepting the recoiling ions. Experimental results were compared with theories and semi-empirical models applied to this case. Good agreement between Unitary Convolution Approximation (UCA) prediction and our data is observed.

A perda de energia de íons na matéria é um tópico de grande interesse não apenas por suas aplicações diretas em técnicas de análises de materiais bem como nos estudos teóricos das interações íon-átomo. No entanto, o poder de freamento de sólidos para íons pesados é ainda pouco compreendido especialmente para baixas velocidades devido principalmente a complicada dependência nos números atômicos do meio freador e do íon incidente. Neste trabalho são apresentados os dados experimentais para o freamento de Cu em Au na região de velocidades de 2 - 4% da velocidade da luz. Os dados experimentais foram obtidos com uso da técnica de espalhamento elástico, onde um feixe primário de 16O e 28Si, com energias entre 35 - 52 MeV e 49 - 79 MeV respectivamente, foram tilizados para produzir íons de Cu em recuo a partir de um alvo fino ( 160 g/cm2). O feixe primário espalhado é detectado a 60o por um detector de Si, produzindo átomos de Cu do alvo recuando em um ângulo denido pela cinemática da colisão elástica. Os íons em recuo medidos em coincidência temporal com o feixe primário espalhado compõe o feixe secundário de interesse. A perda de energia, em uma folha de Au com espessura em torno de 530 g/cm2, foi obtida medindo-se a energia do feixe secundário com um detector de Si, com e sem a folha de Au interceptando os íons em recuo. Os dados experimentais foram comparados com teorias e modelos semi-empíricos aplicáveis a esse caso. Bom acordo entre a previsão da Aproximação de Convolução Unitária e nossos dados experimentais é observado. / The energy loss of ions in materials is an important issue not only because of its direct applications in analytic techniques of materials but also for studying the basics of ion-atom interactions. Nevertheless, the Stopping Power of heavy ions in solids is still poorly understood which is especially true at low velocities mainly due to the complicated dependence on the atomic numbers of the stopper medium and of the stopping ion. In this work we present new experimental data for Copper ions slowing down in Gold foil in the velocity range of 2 to 4% of the velocity of light. Experimental data were obtained using the elastic scattering technique, where primary beams of 16O and 28Si, with energies from 35 to 52 MeV and 49 to 79 MeV respectively, were used to scatter Cu íons from a thin target ( 160 g/cm2). The scattered primary beam is detected at 60 with a Si detector, producing recoiling atoms of the target in an angle given by the elastic scattering kinematics. The recoiling ions in temporal coincidence with the scattered primary beam will compose the secondary beam. The energy loss, in a gold foil with thickness about 530 g/cm2, was obtained by measuring the energy of the secondary beam with a Si detector, with and without the Au foil intercepting the recoiling ions. Experimental results were compared with theories and semi-empirical models applied to this case. Good agreement between Unitary Convolution Approximation (UCA) prediction and our data is observed.

Orientador: Jun Takahashi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-23T16:49:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_RafaelDerradide_D.pdf: 5902855 bytes, checksum: ef026256d77f665d1d9d346c08ad7ec8 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Nas colisões nucleares relativísticas, devido ao comportamento coletivo do sistema, é esperado que a anisotropia espacial inicial da região de uperposição entre os núcleos incidentes seja convertida em uma anisotropia final na distribuição de momento das partículas produzidas. Em particular, o coeficiente de fluxo elíptico, dado pelo segundo harmônico (v2) da decomposição de Fourier da distribuição azimutal das partículas finais produzidas, é um observável sensível à anisotropia geométrica inicial. Neste trabalho, estudamos o comportamento do coeficiente v2 obtido a partir de eventos gerados com o código de evolução hidrodinâmica NeXSPheRIO simulando colisões Au+Au a (SNN)1/2 = 200 GeV. O NeXSPheRIO permite o controle da condição inicial, da evolução hidrodinâmica e gera as partículas finais como em um evento real. Portanto, foi possível aplicar as mesmas técnicas de análise de dados utilizadas experimentalmente. Estudamos os efeitos de flutuações na condição inicial no observável v2 e testamos alguns observáveis experimentais propostos que seriam sensíveis a estas flutuações. Como os observáveis também são sensíveis a outros tipos de correlações, geralmente chamadas de non-flow, e considerando que a maior contribuição pode vir de jatos de partículas gerados nessas colisões, estudamos os efeitos de jatos nesses observáveis. Construímos um modelo simplificado de duas componentes a partir da superposição de eventos NeXSPheRIO, com eventos de colisões p+p produzidos pelo gerador de eventos Pythia. Resultados deste modelo descrevem melhor a dependência de v2 com o momento transversal quando comparados com dados experimentais. Determinamos também que, ao contrário do que se esperava, os observáveis sensíveis à flutuação na condição inicial são pouco afetados pela inclusão dos jatos. Este resultado sugere que os efeitos de non-flow, como considerados aqui, são desprezíveis nas medidas de flutuações de v2, indicando que os resultados obtidos pelos experimentos sejam dominados pelas flutuações da condição inicial / Abstract: Due to the collective behavior of the system created in relativistic nuclear collisions, it is expected that the initial spatial anisotropy of the overlap region between the two incoming nuclei converts into an anisotropy of the momentum distribution of the outgoing particles. In particular, the elliptic flow coefficient, which is given by the second harmonic (v2) of the Fourier decomposition of the final particle azimuthal distribution, is an observable sensitive to the initial geometric anisotropy. In this work, we studied the behavior of the elliptic flow coefficient obtained from events generated using the hydrodynamic-based code NeXSPheRIO for Au+Au collisions at (SNN)1/2= 200 GeV. The NeXSPheRIO code allows the control of the initial condition, the hydrodynamic evolution and produces the outgoing particles just like in a real event. Therefore, it was possible to apply the same data analysis techniques used experimentally. We studied the effects of initial condition fluctuations on flow observables and tested some experimental observables thought to be sensitive to the fluctuations. Since these observables are also sensitive to other types of correlations, usually referred to as non-flow, and considering that the major contribution to them may come from jets of particles generated in the collision, we also studied the effects of jets on these observables. A simplified two-component model was built by superimposing events produced with the NeXSPheRIO code and p+p collision events produced with the Pythia event generator. Results from our model present a better description of the ?2 dependence with transverse momentum when compared to experimental data. Also, opposite to what was expected, the observables sensitive to the fluctuations are not much sensitive to the inclusion of jets. This result may suggest that the contribution of non-flow, as considered here, is negligible in the observed flow fluctuations measurement, which indicates that the values observed in the experiments are mainly dominated by fluctuations from the initial condition / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

O Plasma de Quarks e Glúons (Quark Gluon Plasma ou QGP) criado de forma sistemática em grandes aceleradores de partículas que envolvem colaborações do mundo inteiro, apesar de ter sua descoberta anunciada há bastante tempo ainda apresenta desafios e questões a serem respondidas tanto do ponto de vista experimental como do teórico. O objetivo deste trabalho é estudar a conexão entre as condições iniciais da expansão do QGP (que dependem da interação forte e não são acessíveis ao experimento) com a anisotropia da emissão azimutal das partículas (que por sua vez reflete as condições iniciais e é medida experimentalmente). O modelo hidrodinâmico é descrito inicialmente, com ênfase no programa NeXSPheRIO. Também são apresentadas alguns tipos de observáveis e modelos de condições iniciais (NeXus, MC-KLN e TRENTO). Por fim resultados de simulações para distribuições evento-por-evento do fluxo anisotrópico (facilmente ligadas aos modelos de condições iniciais) são comparadas com dados do LHC e previsões são feitas para a energia mais alta do RHIC. Estas previsões são testadas via a razão $v_2\\{4\\}/v_2\\{2\\}$ para a qual dados existem. / The Quark Gluon Plasma (QGP), created in a systematic way in large particle accelerators which are built by worldwide collaborations, even though its discovery being announced a long time ago it still presents us with challenges and questions to be answered even from the experimental point of view to the theoretical one. The main goal of this work is to study the connection between the initial conditions for the QGP expansion (which depend on strong interactions and are not accesible to the experiments) to the anisotropy in the azimuthal particle emission (which in turn reflects the initial conditions and is measured experimentally). The hydrodynamical model is described initially, with emphasis on the code NeXSPheRIO. Additionally some types of observables and initial condition models (NeXus, MC-KLN and TRENTO) are presented. And at last, results from simulations for event-by-event distributions for the anisotropic flow (easily connected to the initial conditions models) are compared with LHC\'s data and predictions are made for the RHIC\'s top energy. These predictions are tested by the $v_2\\{4\\}/v_2\\{2\\}$ for which data exists.

Efeitos de radiação em dispositivos eletrônicos são uma preocupação em diversas áreas, como em missões espaciais, aceleradores de partículas de alta energia, entre outras. Entre os efeitos de radiação induzidos por íons pesados estão os chamados de Efeitos de Eventos Isolados (Single Event Effects - SEE), nos quais o impacto de um único íon pode ser capaz de gerar um efeito observável. Estes efeitos nunca haviam sido estudados no Brasil e seu estudo requer um acelerador de partículas capaz de prover feixes de íons pesados com baixo fluxo. A caracterização de dispositivos é feita medindo-se o número de eventos induzidos por radiação em função da transferência de energia por unidade de comprimento (Linear Energy Transfer - LET) do íon na camada sensível do dispositivo. Neste trabalho desenvolvemos um sistema para produção de feixes pesados para estudar SEE no Acelerador Pelletron 8UD, utilizando espalhamento Rutherford. A montagem permite obter feixes iônicos com valores de LET na superfície de silício na faixa de 1 a 40 MeV/mg/2. O valor de LET na camada sensível do dispositivo depende da espessura de sua camada de passivação. Feixes pesados até 48 podem ser utilizados para irradiações com feixe externo, isto é, fora da câmara de vácuo, e até 107 em vácuo, com uniformidade em intensidade acima de 90%. A caracterização do MOSFET 3N163 foi a primeira medida bem-sucedida de SEE no Brasil, e foi possível correlacionar o LET dos íons com a amplitude do sinal gerado no dispositivo sob teste. A curva de seção de choque de SEE foi obtida, e para o dispositivo estudado os valores obtidos de seção de choque de saturação e LET de limiar foram de 2,94(10)105 2 e 2,35(36)MeV/mg/2 respectivamente. / Radiation effects on electronic devices are a main concern for many situations, such as space applications, high-energy particle accelerators, nuclear medicine, among others. A group of radiation effects induced by heavy-ions are called Single Event Effects, because a strike of a single ion can be enough to generate a damage on electronic devices. So far, SEE were not studied in Brazil due to the need of a high-energy, lowflux particle accelerator. Device characterization is done by measuring the number of events as a function of Linear Energy Transfer of the ion beam on the sensitive layer of the device under test (DUT). In this work we developed a Rutherford scattering setup for studying SEE at Sao Paulo 8UD Pelletron Accelerator. The setup can provide ion beams with Linear Energy Transfer values on the silicon surface ranging from 1 to 40 MeV/mg/2. The values on the active layer of the device depend upon the thickness of the dead-layer of the device. Ion beams up to 48 can be used for irradiation of devices outside the vacuum chamber and up to 107 inside the vacuum chamber, with a uniformity better than 90%. The characterization of the MOSFET 3N163 was the first successful measurement of heavy-ion induced SEE in Brazil, and it was possible to correlate ion LET with signal amplitude generated by the DUT. A complete SEE cross-section curve was obtained, and for the device studied the values of saturation cross-section and threshold LET are 2.94(10).105 2 and 2.35(36) MeV/mg/2,respectively

Efeitos de radiação em dispositivos eletrônicos são uma preocupação em diversas áreas, como em missões espaciais, aceleradores de partículas de alta energia, entre outras. Entre os efeitos de radiação induzidos por íons pesados estão os chamados de Efeitos de Eventos Isolados (Single Event Effects - SEE), nos quais o impacto de um único íon pode ser capaz de gerar um efeito observável. Estes efeitos nunca haviam sido estudados no Brasil e seu estudo requer um acelerador de partículas capaz de prover feixes de íons pesados com baixo fluxo. A caracterização de dispositivos é feita medindo-se o número de eventos induzidos por radiação em função da transferência de energia por unidade de comprimento (Linear Energy Transfer - LET) do íon na camada sensível do dispositivo. Neste trabalho desenvolvemos um sistema para produção de feixes pesados para estudar SEE no Acelerador Pelletron 8UD, utilizando espalhamento Rutherford. A montagem permite obter feixes iônicos com valores de LET na superfície de silício na faixa de 1 a 40 MeV/mg/2. O valor de LET na camada sensível do dispositivo depende da espessura de sua camada de passivação. Feixes pesados até 48 podem ser utilizados para irradiações com feixe externo, isto é, fora da câmara de vácuo, e até 107 em vácuo, com uniformidade em intensidade acima de 90%. A caracterização do MOSFET 3N163 foi a primeira medida bem-sucedida de SEE no Brasil, e foi possível correlacionar o LET dos íons com a amplitude do sinal gerado no dispositivo sob teste. A curva de seção de choque de SEE foi obtida, e para o dispositivo estudado os valores obtidos de seção de choque de saturação e LET de limiar foram de 2,94(10)105 2 e 2,35(36)MeV/mg/2 respectivamente. / Radiation effects on electronic devices are a main concern for many situations, such as space applications, high-energy particle accelerators, nuclear medicine, among others. A group of radiation effects induced by heavy-ions are called Single Event Effects, because a strike of a single ion can be enough to generate a damage on electronic devices. So far, SEE were not studied in Brazil due to the need of a high-energy, lowflux particle accelerator. Device characterization is done by measuring the number of events as a function of Linear Energy Transfer of the ion beam on the sensitive layer of the device under test (DUT). In this work we developed a Rutherford scattering setup for studying SEE at Sao Paulo 8UD Pelletron Accelerator. The setup can provide ion beams with Linear Energy Transfer values on the silicon surface ranging from 1 to 40 MeV/mg/2. The values on the active layer of the device depend upon the thickness of the dead-layer of the device. Ion beams up to 48 can be used for irradiation of devices outside the vacuum chamber and up to 107 inside the vacuum chamber, with a uniformity better than 90%. The characterization of the MOSFET 3N163 was the first successful measurement of heavy-ion induced SEE in Brazil, and it was possible to correlate ion LET with signal amplitude generated by the DUT. A complete SEE cross-section curve was obtained, and for the device studied the values of saturation cross-section and threshold LET are 2.94(10).105 2 and 2.35(36) MeV/mg/2,respectively