The hierarchy problem of the electroweak scale is an intriguing puzzle which can conceivably be solved during upcoming runs of the Large Hadron Collider (LHC). Supersymmetry (SUSY) is an attractive potential solution to this problem, though the fact that no supersymmetric particles have been discovered thus far raises fine tuning of most models to &order;(1&percnt;). Extradimensional SUSY is especially interesting in light of this fact since certain models are easier to reconcile with LHC data. This thesis discusses two different extradimensional SUSY scenarios: auto-concealment and Maximally Natural SUSY (MNSUSY). The auto-concealment mechanism applies when the lightest ordinary superymmetric particle (LOSP), a brane localized state, promptly decays to the Kaluza-Klein (KK) tower of a bulk lightest supersymmetric particle (LSP). This dynamically realizes the compression mechanism for hiding SUSY as decays into the more numerous heavier KK LSP states are favored. LHC limits on LOSP squarks weaken to ≲ 450 GeV while limits on LOSP right-handed sleptons evaporate. Slepton searches perform poorly in this case because LHC analyses are blind to compressed slepton spectra. To help fill this gap, this thesis presents a monojet-like search sensitive to the very compressed range 3 GeV < m _&itilde; − m^&Tilde;<sub style='position: relative; left: -.7em;'>x</sub>⁰<sub style='position: relative; left: -.6em;'>1</sub> < 24 GeV. The analysis should allow LHC14 with 100 fb^−1 to search for degenerate left-handed selectrons and smuons in the compressed region up to m _{&itilde;_L} ≲ 150 GeV. In addition, it should be sensitive to m _{&itilde;_L} ≲ 110 GeV for auto-concealed SUSY. To expand the class of extradimensional SUSY models the LHC is able to test this thesis also describes the Lagrangian and mass matrices of MNSUSY, which are needed to implement this model in the Feynman rules generator program FeynRules for use in Monte Carlo programs for collider simulations. It also describes benchmark scenarios useful for the first collider phenomenology studies.

A física de altas energias, mais especificamente o estudo de colisões entre de íons pesados relativísticos tem como objetivo o estudo do comportamento de quarks e glúons em condições extremas de temperatura, pressão e densidade. Tais condições levam à formação de um novo estado da matéria chamado Plasma de Quarks e Glúons (QGP, do inglês Quark-Gluon Plasma). Medidas de observáveis globais tem sido usadas como uma importante ferramenta para a caracterização desse novo estado. Entre esses observáveis, a energia transversal por unidade de rapidez (dET/dy) das partículas emitidas em uma colisão entre íons pesados pode ser usada como evidência da formação do QGP. Este trabalho propõe um procedimento para obtenção da energia transversal eletromagnética, que é um importante componente da energia transversal total, em colisões Pb-Pb no experimento ALICE no LHC. O estudo foi feito através de simulações de Monte Carlo e validou o procedimento proposto com uma diferença sistemática em função da centralidade em torno de 2%. / High energy physics with heavy ion collisions studies quarks and gluons under extreme conditions of temperature, pressure and density. Such conditions lead to the formation of a new state of matter called the Quark-Gluon Plasma (QGP). The measurement of global observables have been used as an important tool for the characterization of this new state. Among these observables, the transverse energy per unit of rapidity (dET/dy) from particles emitted in a heavy ion collision can be used as evidence of QGP formation. The work proposes a procedure to obtain the transverse electromagnetic energy, an important component of total transverse energy, in Pb-Pb collisions measured by the LHC-ALICE experiment. The study was done using Monte Carlo simulations, and validated the proposed procedure with a systematic difference as function of the centrality around 2%.

O modelo padrão da física de partículas descreve com sucesso as interações eletrofracas e fortes da natureza, pois suas previsões estão de acordo com os dados experimentais. Nesse trabalho estudamos a fenomenologia desse modelo para aprodução de léptons da quarta geração. Argumentamos que embora as seções de choque para esses processos sejam pequenas, da ordem de 30fb, eles são a melhor alternativa para observar uma quarta geração de férmions acoplada com os modos excitados dos bósons de KK, sendo a observação desse sinal necessária para corroborar esse modelo de quebra da simetria eletrofraca. / In this paper we study the phenomenology of this model for the production of leptons of the fourth generation. We argue that although the cross sections for these processes are small, or order 30fb, they are the best way to see a fourth generation of fermions coupled with the modes of excited bosons KK, and the observation of this signal required to support this model electroweak symmetry breaking.

O principal objetivo deste trabalho foi obter a produção das partículas estranhas K0, e em colisões entre íons pesados relativísticos para ÖsNN = 62.4 GeV, bem como estudar o comportamento sistemático dessa produção em função da energia. Para isso, utilizamos os dados provenientes da colisão de íons pesados relativísticos obtidos pelo experimento STAR do RHIC. O objetivo deste trabalho também foi o de estudar dois estágios específicos da evolução do fireball formado nessas colisões: os chamados freeze-out químico e térmico. Estes estágios (ou fases) foram estudadas a partir das razões entre diversas partículas e da distribuição de momento transversal das mesmas, comparando os resultados com previsões e ajustes de modelos térmicos, a fim de avaliar possíveis efeitos da formação de um Plasma de Quarks e Gluons (QGP) em equilíbrio térmico sobre os hádrons medidos pelo experimento. O freeze-out químico foi estudado a partir das razões entre abundâncias de partículas produzidas na colisão, que foram comparadas a ajustes de um modelo térmico que trata o fireball como um gás de hádrons em equilíbrio (THERMUS) e aos resultados de um modelo que não assume esse equilíbrio (SHM). Com essa abordagem, verificamos que o modelo THERMUS ajusta bem os dados experimentais para uma ampla faixa de energias de colisão, principalmente para 62.4 GeV. Os parâmetros termodinâmicos obtidos foram estudados em função da energia para verificarmos se há um comportamento suave do sistema ou mudanças abruptas. O estudo indicou que esse comportamento é suave com a energia. Ainda neste estudo do freeze-out químico, comparamos os resultados do modelo THERMUS com os resultados do modelo que considera o não ? equilíbrio químico, o SHM. Nesta comparação, a razão apresentou um comportamento interessante, sugerindo que a energias mais baixas o sistema se comporta conforme a prescrição do modelo SHM, enquanto que o modelo que considera o fireball como um gás de hádrons em equilíbrio, novamente, demonstrou melhor compatibilidade a energias mais altas, reafirmando aqui a indicação de uma possível formação de um sistema termalizado. O freeze-out cinético/térmico foi estudado com os espectros de momento transversal, considerando um modelo fenomenológico inspirado na hidrodinâmica. Os resultados mostram que eventos mais centrais apresentam uma velocidade de expansão maior e uma temperatura menor, condizente com uma fonte que tem um gradiente de pressão maior. Também foi observado que a partícula ? apresenta sempre uma temperatura maior que as outras partículas (p, ?, ?) indicando um desacoplamento anterior dessas partículas em relação às outras. Finalmente, estudamos a utilização do SVT para a reconstrução de V0s, procurando compreender a maneira correta de se utilizar este detector na análise. Os resultados mostram que a utilização desse detector pode levar a uma melhora na eficiência e na pureza durante a reconstrução dessas partículas. / The main goal of this work was to measure the production of the singly strange particles, such as K0, and in Au+Au collisions at ?sNN = 62.4 GeV, inserting these results in a systematic energy scan study. The data were obtained from the STAR detector, one of the RHIC experiments. In addition, we have used the particle production in these collision to study two specific stages of the fireball evolution: the chemical and kinetic freeze-outs. These two stages were studied comparing the ratio between different particles (strange or not) and also the transverse momentum distribution with thermal models fits in order to check possible effects of equilibrated Quark Gluon Plasma (QGP) in the hadron production. The chemical freeze-out was studied comparing the ratios between particles produced in the collision with two different thermal models: one which assumes a equilibrated hadron gas (THERMUS) and another one which assumes a possible non-equilibrated system (SHM). The experimental data were well described by the THERMUS model fit in a great range of energy collisions, mainly at 62.4 GeV. The thermodynamic parameters had been studied as function of the energy in order to verify if it has a smooth or abrupt behavior. The result indicated that this behavior is very smooth with energy. We also compared these results with SHM\'s predictions and, in this comparison, the ratio presented an interesting behavior, suggesting that at low energies the fireball consists of a non-equilibrated system, such as described by SHM model, whereas the model that considers the fireball as a equilibrated hadron gas. The kinetic freeze-out was studied with the transverse momentum spectra using a hydrodynamics inspired model. The results indicate that for the most central events there is a higher expanding velocity and a lower freeze-out temperature. It was also observed that for the particle, the freeze-out temperature is higher than the one for other particles (?, K, p) indicating an earlier decoupling of these particles from the fireball. Finally, we have studied the inclusion for the SVT in the V0 reconstruction analysis, trying to optimize this detector usage in the analysis. The results show that the inclusion of this detector in the analysis can improve the efficiency and purity of the V0 reconstruction in the STAR experiment.

As pesquisas em Raios Cósmicos de Ultra Alta Energia conectam várias áreas da ciência, desde a física de particulas elementares até a estrutura do universo. Compreender a sua composição pode elucidar muitos enigmas interdisciplinares. O foco de nosso trabalho será a elaboração de métodos para distinguir a composição dos raios cósmicos com energia E > 5 1019 eV usando dois parâmetros, o Xmax e a densidade de muons. Em particular, temos como objetivo discriminar chuveiros iniciados por fotons daqueles por núcleos ou nucleons. Iremos basear nosso método em simulações de chuveiros atmosféricos extensos que geraremos através do código AIRES. Iremos analisar as principais caractersticas dos chuveiros iniciados por nucleos, nucleons e fotons procurando por sinais que possibilitem a discriminação com alta estatstica. / The subject of Ultra High Energy Cosmic Rays connects scientic elds, from elementary particle physics to the structure of the universe. Understanding the composition of UHECR can elucidate many interdisciplinary enigmas. Our work is focused on the elaboration of methods to distinguish the composition of cosmic rays at energies 51019 eV using two parameters, Xmax and muon density. In particular, we want to discriminate extensive air showers initiated by photons from those initiated by nucleus and nucleons. We base our work on simulations of extensive air showers using the AIRES package. We analyze proton, nucleus and gamma showers looking for signals to discriminate them using large statistics.

Este trabalho descreve a construção e testes de um calorímetro eletromagnético de criptônio liquido utilizando uma geometria projetiva na forma de acordeom para os absorvedores eletrodos. Testes do calorímetro com feixes de elétrons de energia entre 20 e 200 GeV, realizados na linha de feixe H4 do acelerador SPS do CERN, apontam para uma resolução em energia de 5.63/(E[GeV] )0.26)% e uma não linearidade integral máxima de +/- 0,3%. O calorímetro é dividido longitudinalmente em 3 seções, sendo a primeira altamente segmentada transversalmente em uma direção, formando um pre-shower integrado ao calorímetro. A posição de incidência da partícula no calorímetro pode ser determinada com uma resolução de 2.16/(E[GeV] )0,19 7.93 / E[GeV])mm no pre-shower e o ângulo de incidência da partícula (utilizando a informação de posição das outras seções) com uma resolução de (32.01/(E[GeV] ) 0.95 44 /E[GeV])mrad. Os sinais do calorímetro permitem a realização de medidas de tempo com uma resolução de 290ps com elétrons de 120 GeV. Também são apresentados e discutidos o efeito da presença de material inativo na resolução em energia, a resposta do calorímetro a múons e os resultados da comparação entre simulações de Monte Carlo com medidas feitas com feixes de partículas. Por fim, é feito um estudo comparativo da resolução em energia obtida com este calorímetro e com um calorímetro de argônio liquido de geometria semelhante. / This work describes the construction and tests of a liquid krypton electromagnetic calorimeter employing an accordion shaped projective geometry for the absorbers and electrodes. The tests of the calorimeter using electron beams of energy ranging from 20 to 200 GeV and a muon beam of 225 GeV, from the H4 beam line of the CERN SPS, showed an energy resolution of 5,63/(E[GeV] ) 0.26)% and a maximum integral non-linearity of +/- 0.3%. the calorimeter is divided longitudinally in 3 sections, the first one being highly segmented on the transversal direction, operating as a pre-shower integrated on the calorimeter. The position of incidence for a particle in the calorimeter can be determined with a resolution of (2.16/E[GeV] 0.19 7.93 /E[GeV])mm on the pre-shower and the angle of incidence (using the position information from all sections) with a resolution of (32.01/E[GeV] 0.95 44 /E[GeV])mrad. The calorimeter signal allow timing measurements to be performed with a resolution of 290ps for 120 GeV electrons. It is also presented and discussed the energy resolution behavior in the presence of dead material in front of the calorimeter, the calorimeter response to muons and the comparison between the results from data and Monte Carlo calculations. Finally, it is presented a comparative study between the energy resolution of this calorimeter and a liquid argon calorimeter employing a similar accordion shaped geometry.

Orientador: Marcio José Menon / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-23T19:57:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_PauloVictorRecchiaGomesda_M.pdf: 2869539 bytes, checksum: f4a19979ffd76131dcd50a629c0afdfd (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Ao longo dos últimos anos a Cromodinâmica Quântica (QCD) tem se estabelecido como a teoria quântica de campos das interações fortes. Entretanto, os estados de espalhamento elástico de hádrons em altas energias não possuem uma descrição formal a partir dos primeiros princípios da teoria. Como consequência, esses processos são ainda estudados num contexto eminentemente fenomenológico, constituindo um problema em aberto para a QCD. Os novos dados experimentais de espalhamentos elástico e detrativo próton-próton, obtidos recentemente pela Colaboração TOTEM no LHC/CERN a 7 e 8 TeV, têm permitido importantes testes de previsões de modelos fenomenológicos e originado também novos desafios para a QCD. Em especial, o crescimento com a energia da seção de choque total, stot(s) (grandeza correlacionada ao espalhamento elástico através do teorema óptico), não possui uma descrição baseada exclusivamente na QCD e previsões de modelos fenomenológicos representativos para a seção de choque diferencial, nas regiões de médio e grande momento transferido na colisão, apresentam desacordo com os dados experimentais recentemente obtidos a 7 TeV. Esses dois aspectos, associados ás seções de choque total e diferencial, constituem o tema central desta dissertação e são abordados através de dois estudos independentes. No primeiro estudo, apresentamos uma análise sobre o crescimento da stot(s) próton-próton (pp) e antipróton-próton (pp), através de ajustes de diferentes parametrizações analíticas aos dados experimentais acima de 5 GeV (incluindo os dados mais recentes obtidos a 7 e 8 TeV). Os resultados indicam soluções consistentes com um crescimento dessa grandeza mais rápido que a dependência com o quadrado do logaritmo da energia, estabelecida pelo limite de Froissart-Martin. Esse comportamento não implica, necessariamente, em violação da unitaridade, segundo estudo formal recente de Ya. Azimov, referido no texto. Extensões das parametrizações para ajustes de dados experimentais da seção de choque elástica integrada (sel) indicam valores assintóticos para a razão sel=stot inferiores ao limite 1/2 do disco negro. No segundo estudo, apresentamos uma análise empírica sobre a aplicabilidade da distribuição de Tsallis na descrição de dados experimentais de seção de choque diferencial pp, na região de médio e grande momento transferido e intervalo de energia de 19.4 GeV a 7 TeV. Os resultados apresentam consistência com todos os dados experimentais analisados. Para o conjunto a 7 TeV, extrapolação do resultado para a região de grande momento transferido prevê um decréscimo monotonico (sem oscilação) da seção de choque diferencial, o que também indica desacordo com o cenário de disco negro como limite assintótico (oscilações) / Abstract: The Quantum Chromodynamics (QCD) has been recognized as the quantum field theory of the strong interactions. However, QCD is not yet able to provide a formal description of the high-energy elastic hadron scattering from its _rst principles. As a consequence, the theoretical investigation of these processes still has a strictly phenomenological character, constituting, therefore, an open problem for QCD. New experimental data on proton-proton elastic and di_ractive scattering, recently obtained by the TOTEM Collaboration at 7 and 8 TeV (LHC/CERN), have allowed important tests on different phenomenological predictions and have also provided new challenges for the QCD. Of interest here, we mention that the rise of the total cross section with the energy, stot(s), a quantity related to the elastic scattering through the optical theorem, can not be accessed by QCD without model assumptions; moreover, predictions from representative phenomenological models for the differential cross section at intermediate and large values of the momentum transfer present no agreement with the experimental data recently obtained at 7 TeV. These two aspects, related to the total and differential cross sections, constitute the central subject of this thesis and are treated here through two independent studies. In the first study, an analysis on the rise of stot(s) from proton-proton (pp) e antiproton-proton (pp) scattering is presented. We consider different analytic parametrizations and fits to the experimental data above 5 GeV (including the recent measurements at 7 and 8 TeV). The results indicate consistent solutions with a rise of stot(s) faster than the log-squared bound predicted by Froissart and Martin. This behavior, according to recent formal results by Ya. Azimov, does not necessarily mean violation of unitarity. Extensions of the parametrizations to _t the elastic (integrated) cross section data, sel, lead to asymptotic values for the ratio sel=stot below the limit 1/2 of the black-disc. In the second study, an empirical analysis on the applicability of the Tsallis distribution in the description of the pp di_erential cross section data at intermediate and large values of the momentum transfer and energy interval 19.4 GeV - 7 TeV is presented. The results show consistence with all the experimental data investigated. At 7 TeV, extrapolation of the _t result to large values of the momentum transfer indicates a monotonic decrease of the di_erential cross section (without oscillation), a result also in contrast with the black-disc as an asymptotic scenario / Mestrado / Física / Mestre em Física

This thesis describes searches for a heavy charged Higgs boson decaying into a top and bottom quark pair, and the development of a hardware track trigger with theATLAS experiment. The data for the two searches was collected with the ATLAS detector at the Large Hadron Collider(LHC) with pp collision energies of √s = 8 and 13 TeV, and corresponds to an integrated luminosity of 20.3 and 13.2 fb-1 respectively. The main background for this signal is the production of tt̄ pairs with additional heavy flavor radiation. The searches with a single lepton in the final state found no evidence of a charged Higgs boson, and set 95% CLS upper limits on the production times branching ratio for masses ranging between 200-1000 GeV. The preparation of using the final state with two leptons in future searches is discussed. The design of a hardware track trigger based on pattern matching and linear track fitting was studied for the purpose of reducing the high event rates of the High-Luminosity LHC, which is expected to provide pp collisions with a luminosity about five times the nominal value, in the second half of the 2020’s. A simulation framework was developed to emulate the pattern matching and was used to test its ability to filter hits in high pile-up environments. The results of this simulation, together with simulations of the track fitting and latency, show that such a track trigger is a viable option for the ATLAS experiment in the High Luminosity-LHC era.

Orientadores: Marcio José Menon, Adriano Antonio Natale / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-24T10:42:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fagundes_DanielAlmeida_D.pdf: 3380651 bytes, checksum: 08e93d3ece7547315d7bffe849dfcaf5 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Assim como a Eletrodinâmica Quântica (QED) representa a teoria fundamental das interações eletromagnéticas no domínio subatômico, a Cromodinâmica Quântica (QCD) qualifica-se atualmente como a melhor candidata a teoria fundamental das interações fortes - presentes no domínio nuclear, em distâncias características 1 fm (1015 m). Como uma teoria fundamental, a QCD busca descrever a estrutura de hádrons e núcleos em termos dos campos elementares de quarks e glúons. Por um lado, muitas de suas previsões tem sido confirmadas ao longo dos anos por experimentos realizados em aceleradores de partículas. Por outro lado, certos fenômenos ainda não encontram descrição completa no âmbito da QCD e carecem de investigação profunda, como é o caso dos espalhamentos hadrônicos suaves (a pequeno momento transferido) em altas energias, principal objeto de estudo dessa tese. Do ponto de vista teórico, devido à ausência de um formalismo único, fundamentado na QCD, capaz de tratar de forma sistemática o setor não-perturbativo, torna-se um desafio explicar a dinâmica dos processos difrativos suaves, elásticos e dissociativos, em termos fundamentais. Por essa razão, estudos desses processos têm sido realizados no escopo fenomenológico, visando extrair propriedades gerais das interações hadrônicas no regime de altas energias. Nesse contexto, dedicamo-nos nesta tese à apresentação de um estudo abrangente sobre o espalhamento elástico de hádrons com foco na fronteira de energia explorada no LHC, utilizando abordagens empíricas e fenomenológicas dos espalhamentos protón-próton (pp) e antipróton-próton em energias de centro de massa no intervalo, (s)^(1/2) = 5 GeV - 8 TeV. Investigamos ainda a saturação de limites de unitaridade em colisões pp e propriedades físicas das interações hedônicas em altíssimas energias. A apresentação dos resultados da tese abrange três abordagens distintas e efetivas para a análise e descrição de dados experimentais de grandezas físicas dos espalhamentos pp e pp. Inicialmente, discutimos a aplicabilidade de um modelo inspirado em QCD para o espalhamento elástico, o qual apresenta conexões explicitas com aspectos da dinâmica do setor não-perturbativo, de forma vinculada a resultados recentes de QCD na rede e de soluções de Equações de Schwinger-Dyson (SDE). O ponto central dessa abordagem é o estudo da influência de uma escala de massa, m0, associada à geração dinâmica de massa de gluons na região não-perturbativa da QCD. Em seguida, tratamos o problema do crescimento das seções de choque total, elástica e inelástica através de duas abordagens empíricas dos espalhamentos próton-próton e antipróton-proton e discutimos três possíveis cenários de saturação (assintótica) da razão entre as seções de choque elástica e total. Por fim, investigamos o problema da seção de choque diferencial elástica no LHC _a luz do modelo empírico de Barger-Phillips para a amplitude de espalhamento. Propomos a utilização desse modelo para descrição dos dados experimentais em 7 TeV da Colaboração TOTEM e apresentamos previsões para a seção de choque diferencial nas energias 8 TeV e 14 TeV do LHC. No âmbito desse modelo, assumimos a saturação de duas regras de soma assintóticas para a amplitude de espalhamento elástico, e estudamos o caso particular de saturação assintótica do limite de disco negro, estimando o valor de energia no qual tal limite poderia ser atingido / Abstract: Just as Quantum Electrodynamics (QED) is the fundamental theory of electromagnetic interactions at the subatomic level, Quantum Chromodynamics (QCD) currently qualifies as the best candidate of an elementary theory of strong interactions - participating in hadronic reactions at typical distances ~ 1 fm (1015 m). As a fundamental theory, QCD seeks to describe the structure of hadrons and nuclei in terms of the elementary fields of quarks and gluons. On the one hand, many of its predictions have been confirmed in experiments using particle accelerators. On the other hand, several other phenomena still lack a full description in QCD and require thorough investigation, such as soft hadron-hadron scattering (at small momentum transfer) at high energies, the main object of study of this thesis. From the theoretical point of view, due to the absence of a formalism fully based on QCD, being able to treat systematically the nonperturbative sector, it becomes a challenge to explain the dynamical features of soft diffractive processes, elastic and inelastic dissociation, in fundamental terms. For this particular reason, studies of these processes have been done in the phenomenological scope, aiming to extract general properties of hadronic interactions at high energies. In this doctoral thesis we present a comprehensive study of elastic hadron scattering with focus in the energy frontier explored at the LHC, using empirical and phenomenological approaches to treat proton-proton and antiproton-proton scattering at center of mass energies in the range (s)^(1/2) = 5 GeV - 8 TeV. Moreover, we investigate possible scenarios of unitarity saturation in pp collisions and asymptotic properties of hadronic interactions. The results displayed here encompass three distinct approaches to elastic pp and _pp hadron scattering at high energies, being effective in the description of all experimental data analyzed. Firstly, we discuss the applicability of a QCD-inspired model to elastic scattering, with the main virtue of providing explicit connections with the dynamics of nonperturbative QCD, linked to recent results from lattice QCD and solutions of Schwinger-Dyson Equations (SDE) for the gluon propagator. In effect, the major goal of this approach, henceforth called DGM (Dynamical Gluon Mass), is to study the influence of a mass scale, m0, related to dynamical gluon mass generation at the infrared QCD sector. Secondly, one treats the problem of the rise of total, elastic and inelastic cross sections in proton-proton and antiproton-proton scattering from an empirical perspective, discussing three possible scenarios of saturation of the ratio between the total and elastic cross sections. Finally, we investigate the problem of the elastic differential cross section at the LHC in the light of an empirical model for the scattering amplitude by Barger and Phillips. We propose to use this model to describe the experimental data by the TOTEM Collaboration at 7 TeV and give predictions for the differential elastic cross section at LHC higher energies 8 TeV and 14 TeV. Using this model, we assume the saturation of two asymptotic sum rules for the elastic amplitude in order to estimate the energy frontier in which the black disc limit might be achieved / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

O Grande Colisor de Hádrons (Large Hadron Collider - LHC) é um acelerador de prótons e íons pesados localizado no CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire). Em um de seus experimentos, ALICE (A Large Ion Collider Experiment ), está sendo projetado um detector dedicado a explorar os aspectos únicos de colisões núcleo-núcleo. A principal finalidade do ALICE é estudar a formação de um novo estado da matéria, o plasma de quarks e glúon. Para isto devem-se ter medidas precisas de hádrons, elétrons, múons e fótons produzidos em colisões chumbo-chumbo. Assim está sendo proposto um calorímetro frontal (Foward Calorimeter - FoCal) como um upgrade para o ALICE. A função deste calorímetro é o estudo das funções de distribuição de pártons (Partons distribuction Functions - PDF) no regime de pequenos valores do x de Bjorken. Nesta região é esperado que estas PDFs tenham um comportamento não linear devido ao processo de saturação de glúons. Para o estudo desta região é necessária a medida de fótons diretos produzidos na colisão. Estes, por sua vez, ficam mascarados pelo fundo de fótons provenientes do decaimento de píon, o que leva a uma necessidade de suas identificações. Com isto surge a oportunidade para a utilização do método de clusterização que é uma ferramenta de mineração de dados. Este trabalho contribuiu para o desenvolvimento inicial de um algoritmo de clusterização para o calorímetro FoCal. / The Large Hadron Collider (LHC) is a CERN\'s accelerator that collides protons and heavy ions. One of its experiments, ALICE, is building a new detector to explore new aspects of heavy ions collisions. The Alice\'s main goal is to study the formation of quark-gluon plasma (QGP). To do that it\'s necessary to get accurate data on hadrons, electrons, muons and gammas created in lead-lead collision. So, to accomplish that a new calorimeter is in study to scan the foward region of experiment, the Foward Calorimeter (FoCal). It\'s proposed to study Parton Distribution Functions (PDFs) in a regime of very small Bjorken-x, where it is expected that the PDFs evolve non-linearly due to the high gluon densities, a phenomena referred to as gluon saturation.But to do that it\'s required to measure the direct gammas created on collision. These fotons are blended on by fotons descendant of pion. So there\'s a need to separate it from the direct gammas. One way to solve this problem is to use clustering methods (a type of mining data algorithm). This work helped on early stages of development that clustering algorithm.