Nous avons étudié la production des états liés charmés dans les collisons ultrarelativistes d'ions lourds. Nous proposons tout d'abord un modèle de la production des mésons J/psi , à deux composantes, qui inclut : (i) une production primordiale des J/psi dans les collisions dures couplée à l'absorption des J/psi dans la matière nucléaire, le plasma de quarks et de gluons et la matière hadronique, et (ii) une production statistique des J/psi résultant de la coalescence de quarks c et cbar lorsque le système hadronise. Les deux sources de J/psi sont évaluées dans un scénario d'équilibre thermique et notre modèle permet de rendre compte de façon satisfaisante des données expérimentales obtenues au CERN-SPS et à RHIC. Nous étudions ensuite les conséquences des effets de milieux sur la production des hadrons charmés, en nous basant sur de récents résultats de la chromodynamique quantique sur réseau. Nous envisageons la régénération des J/psi dans le plasma de quarks et de gluons et montrons que les effets de milieux dans la matière hadronique permettent d'expliquer la dépendance en centralité du rapport psi'/psi.

Dans le cadre de la recherche expérimentale de la formation du plasma de quarks et de gluons dans les interactions entre ions lourds ultrarelativistes, les données obtenues par la collaboration NA50 auprès du SPS au CERN sont analysées. La cible segmentée utilisée par l'expérience NA50 est décrite et analysée en termes d'efficacité d'identification du vertex et de reconnaissance de réinteractions. Les sections efficaces de production des charmonia J/Psi, Psi' (via leur désintégration en paires de muons) et du processus Drell-Yan dans les interactions Pb-Pb à 158 GeV/c par nucléon sont mesurées. La dépendance en énergie transverse E_T des taux de production du J/Psi et du processus Drell-Yan est extraite. La comparaison des sections efficaces extraites avec celles mesurées pour des systèmes plus légers et la comparaison de la dépendance en E_T de la section efficace de production du J/Psi avec les prédictions théoriques issues du modèle de Glauber montrent l'existence d'une suppression anormale du taux de production du J/Psi qui dépend de la centralité des collisions. Cette suppression anormale est mise en rapport avec les modèles théoriques proposés par différents auteurs, décrivant la formation et l'interaction des états liés du charmonium dans un milieu déconfiné ou non déconfiné.

L'expérience ALICE auprès du LHC permettra la mise en évidence et l'étude de la transition de phase de la matière hadronique ordinaire vers un état de partons déconfinés appelé plasma de quarks et de gluons (Quark Gluon Plasma). La suppression des résonances de saveurs lourdes (J/psi , Upsilon) s'est avérée être la signature la plus prometteuse de la formation d'un QGP dans les collisions d'ions lourds ultrarelativistes. L'observation des états liés J/psi et Upsilon via leur canal de désintégration muonique sera effectuée à l'aide d'un spectromètre avant dont le trajectographe est un ensemble de dix chambres à cathodes segmentées (Cathode Pad Chambers) réparties en 5 stations. Dans ce travail de thèse, nous avons développé un modèle de CPC dont l'originalité repose sur une lecture parallèle de la charge. Les paramètres et la géométrie des chambres ont été optimisés pour la station 3. Une simulation complète a permis de calculer le taux d'impact multiples attendu et de proposer une méthode de déconvolution adaptée. L'effet du champ magnétique dipolaire sur la résolution spatiale intrinsèque des chambres a également été évalué. Les performances déduites de la simulation sont confirmées par les résultats expérimentaux issus de tests sous faisceau de prototypes au CERN. La mesure des paires de muons sera contaminée par le bruit de fond des interactions faisceau-gaz résiduel. Le niveau de ce bruit de fond est plusieurs ordres de grandeur supérieur au signal de physique en mode p-p, référence pour l'étude des collisions p-A et A-A. Afin de valider le signal de trigger dimuons dans les collisions pp, la Collaboration ALICE a récemment décidé d'équiper le spectromètre d'un compteur de déclenchement de niveau zéro (V0). Les étapes de la conception de l'hodoscope de scintillateurs V0 sont présentées dans cette thèse.

Un des objectifs de la physique des ions lourds aux énergies ultra-relativistes est la mise en évidence et la caractérisation d'une nouvelle phase de matière, le plasma de quarks et de gluons (QGP). L'une des signatures est la suppression des résonances de haute masse (J/psi,upsilon) et, en particulier, celle du upsilon, qui ne pourra être observée, (au travers de sa désintégration muonique) qu'aux énergies LHC (Large Hadron Collider) en collision Pb-Pb. Le bras dimuon, sous-détecteur de ALICE, a en charge l'identification et la caractérisation de ces muons, via des chambres de trajectographie, un dipôle et un système de déclenchement appelé "trigger". Le système de déclenchement du bras dimuon est basé sur des chambres à plaques résistives (RPC). Après avoir fait l'analyse des données recueillies durant une campagne de tests au CERN, il est apparu que la résolution en temps, délivrée par l'électronique du détecteur, ne satisfaisait pas entièrement les performances requises. Nous avons alors développé une nouvelle technique de discrimination nommée ADULT (A DUaL Threshold) qui améliore la résolution en temps du détecteur. Cette électronique permet également d'optimiser plusieurs paramètres critiques du fonctionnement d'une RPC en mode streamer. Ce nouveau système de discrimination a amené l'équipe à développer une puce de microélectronique spécifique qui a été validée lors de tests réalisés au CERN. D'autre part, des simulations de collisions Pb-Pb ont été réalisées. Les spectres de masse invariante sont présentés ainsi que l'effet des coupures en impulsion transverse du "trigger" du spectromètre dimuon sur ces spectres de masse. D'autre part, la perte d'énergie des quarks dans le milieu nucléaire est introduite. Nous montrons et commentons les effets induits sur les résultats des simulations. De plus, deux techniques d'estimation de bruit de fond combinatoire sont mises en oeuvre. Il est alors montré que la technique de "l'event mixing" est mieux adapté que la méthode des "like - sign" pour l'estimation du bruit de fond combinatoire aux énergies LHC. Il est égalementmontré comment nous pouvons obtenir une estimation de la section efficace de production de beauté à l'aide de ces deux méthodes.

Les collisions d'ions lourds relativistes permettent d'étudier la production du plasma de quarks et de gluons (QGP), état dans lequel serait la matière hadronique au-delà d'une température de l'ordre de 200~MeV. Le $J/\psi$, état lié~$c\bar{c}$, est une des sondes utilisées pour observer le QGP. Son taux de production peut être modifié par divers effets en compétition: les effets nucléaires froids et ceux attendus en cas de production du QGP. Une suppression anormale du $J/\psi$ (au-delà des effets froids) a déjà été vue par l'expérience NA50 (SPS) dans les collisions Pb~+~Pb les plus centrales. L'expérience PHENIX (RHIC) poursuit cette étude à une énergie environ dix fois plus élevée. Nous avons étudié la production du $J/\psi\to\mu^+\mu^-$ dans les collisions Cu~+~Cu effectuées en 2005 à une énergie de 200~GeV par paire de nucléons. Les résultats obtenus apportent des informations importantes sur les effets froids: ils permettent d'améliorer de manière significative la précision obtenue dans les collisions à petit nombre de nucléons participants, où le QGP ne peut être produit. Ils confirment la similitude des suppressions déjà observées au RHIC dans les collisions Au~+~Au et au SPS; ce constat restant à corroborer par des mesures plus précises des effets froids au RHIC. Les résultats combinés Au~+~Au et Cu~+~Cu mettent aujourd'hui en défaut la plupart des modèles théoriques, et pourraient favoriser l'hypothèse d'une production ! secondaire du $J/\psi$ dans le milieu (recombinaison).

Made available in DSpace on 2015-06-17T19:34:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-03-31. Added 1 bitstream(s) on 2015-06-18T12:48:47Z : No. of bitstreams: 1 000829075.pdf: 2247606 bytes, checksum: bd8a92d06a971ea0775a381f27b0fa24 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Apresentamos resultados de um estudo sistemático do papel das equações de estado no modelo hidrodinâmico. Simulamos colisões Au+Au para duas energias do Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), 130 e 200 GeV por nucleon, para compararmos os nossos resultados aos dados experimentais desse acelerador. Utilizando as mesmas condições iniciais e mecanismo de desacoplamento, analisamos os efeitos de diferentes equações de estado sobre alguns observáveis físicos através dos resultados de suas respectivas evoluções hidrodinâmicas. Os observáveis de interesse nesse trabalho são o espectro de partículas, o fluxo elíptico, usado para estudar o impacto das equações de estado nas anisotropias do estado final, e os parâmetros de raio estimados através do efeito Hambury-Brown-Twiss (HBT). São estudadas três diferentes equações de estado, cada uma enfocando diferentes características do sistema formado, tais como a natureza da transição de fase, densidades de estranheza e bariônica. Essas diferentes equações de estado implicam em diferentes respostas hidrodinâmicas sobre os observáveis. Embora as três equações de estado utilizadas no cálculo descrevam razoavelmente bem os dados experimentais, as diferenças observadas são pequenas, demonstrando pouca sensibilidade dos resultados finais a cada escolha particular de equação de estado / We present results of a systematic study of the role of the equation of state in the hydrodynamic model. We simulate Au+Au collisions for two energies of the Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), 130 and 200 GeV per nucleon, in order to compare our results to the collider data. By using the same initial conditions and freeze-out scenario, we analysed the effects of different equations of state on some physical observables trough the results of their respective hydrodynamical evolution. The observables of interest investigate here are particle spectra, elliptic flow, used to study the impact of the equations of state on final state anisotropies, and radii parameters estimated by the Hambury-Brown-Twiss effect (HBT). Three different types of equation of state are studied, each focusing on different features of the system, such as the nature of the phase transition, strangeness and baryon densities. These different equations of state imply different hydrodynamic responses on the observables. Although the three equations of state used in the calculations describe the data reasonably well, some small differences are observed, showing weak sensitivity of the results on the particular choice of equation of state / CAPES: 33015015001P7

O plasma de quarks e glúons é um assunto que vem sendo muito estudado nos últimos anos, devido ao advento dos colisores de partículas modernos e os avanços nas pesquisas relacionadas a estrelas compactas. Assim, nesta tese tivemos como objetivo principal o estudo deste plasma. Para isto, aprimoramos uma equação de estado desenvolvida pelo nosso grupo, na qual foi adicionada a interação com um campo magnético constante. De posse desta nova equação de estado, que é formulada a partir da técnica de aproximação de campo médio, fizemos diversas aplicações. Em particular, no estudo de propagação de ondas lineares e não lineares, com o objetivo de verificar se a causalidade e estabilidade são respeitadas. Resolvemos a equação de Tolman-Oppenheimer-Volkoff para obter o diagrama massa-raio para uma estrela de quarks compacta. Estudamos como é a evolução temporal do Universo primordial resolvendo as equações de Friedmann e a evolução temporal de bolhas do plasma de quarks e glúons no gãs de hádrons (e também de bolhas de gás de hádrons no plasma de quarks e glúons) utilizando a equação de Rayleigh-Plesset relativística. / The quark gluon plama is a subject that has been actively studied in recent years, due to the advent of modern particle colliders and advances in research related to compact stars. Thus, in this thesis we had as main goal the study of this plasma. For this, we improved an equation of state developed by our group, where an interaction with a constant magnetic field was added. With this new equation of state, which is formulated from the mean field approximation technique, we made several applications. As in the study of propagation of linear and non-linear waves, with the goal of verifying whether the causality and stability are respected. We solved the Tolman-Oppenheimer-Volkoff equation to obtain the mass-radius diagram for a compact quark star. We study how the temporal evolution of the primordial Universe by solving Friedmanns equations and the temporal evolution of bubbles of quark gluon plasma in a hadrons gas (and also of bubbles of hadrons gas in a quark gluon plasma) using the relativistic Rayleigh-Plesset equation.

Neste trabalho são reportadas medidas realizadas no detector PHENIX do RHIC sobre J/Psi em colisões p+p e Au+Au a s^(1/2) = 200 GeV na região de rapidez central e Psi\' em colisões p+p nas mesmas condições. As medidas incluem a dependência com o momento transverso da produção de charmônio e o fator de modificação nuclear de J/Psis para vários regimes de centralidade de colisão. / This work reports measurements done by the PHENIX detector at RHIC about J/Psi in p+p and Au+Au collisions at s^(1/2) = 200 GeV in the mid-rapidity range and Psi\' in p+p collisions in the same conditions. The measurements include the transverse momentum dependence of charmonium production and J/Psi nuclear modification factor in different centrality regimes.

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.

The aim of relativistic heavy-ion collisions is to investigate the properties of the Quark-Gluon Plasma (QGP) phase, that is achieved at high-enough temperatures and/or densities. In this context, light on heavy-ion collisions (e. g. p-Pb) are used to assess Cold Nuclear Matter effects (CNM), while elementary hadronic collisions (e. g. proton-proton) provide tests for QCD (Quantum Chromodynamics) based calculations and baseline for studies with heavy- ions. Heavy quarks, i. e. charm and beauty, are very convenient in the characterization of the QGP. They are produced via initial hard parton-parton scatterings at the early stages of the collision and, therefore, they are a self-generated probe for the system created in the reaction. In this work the angular correlation between electrons from heavy-flavour hadron decays and charged particles was studied in pp (2.76 and 7 TeV) and p-Pb (5.02 TeV) collisions at the CERN Large Hadron Collider, using the ALICE detector. The correlation strengths were evaluated as a function of multiplicity in p-Pb collisions. In pp collisions the relative beauty (and charm) contribution to the total heavy-flavour decay electron yield was estimated using the measured correlation distribution and Monte Carlo templates. / O próposito de colisões entre íons pesados relativísticos é investigar as propriedades do plasma de quarks e gluons (QGP, do inglês Quark-Gluon Plasma). A transição de fase, de um estado hadrônico para o QGP, ocorre em regimes onde a temperatura e/ou densidade atingem um valor suficientemente alto. Neste contexto, colisões entre íons pesados e leves (por exemplo, p-Pb) permitem acessar efeitos devido à matéria nuclear fria (CNM, do inglês Cold Nuclear Matter) e colisões elementares (por exemplo, próton-próton) são usadas como referência para estudos com íons pesados, além de proporcionarem testes para cálculos de QCD perturbativa. Quarks pesados, isto é charm e bottom, são ferramentes muito convenientes no estudo e caracterização do QGP. Essas partículas são produzidas através de espalhamento duro nos instantes iniciais da colisão e, portanto, elas atuam como uma sonda externa para o sistema criado na reação. Esse trabalho consiste no estudo da correlação angular entre elétrons oriundos de quarks pesados e partículas carregadas, em colisões pp (2.76 e 7 TeV) e p-Pb (5.02 TeV), no acelerador LHC (do inglês Large Hadron Collider) do CERN, usando o detector ALICE (do inglês A Large Ion Collider Experiment). A distribuição angular mencionada foi medida em função da multiplicidade do evento, no caso de colisões p-Pb. Em colisões pp, a contribuição relativa de quarks charm e bottom para o total de elétrons provenientes de quarks pesados foi estimada usando a função de correlação obtida.