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Le jet est l'une des sondes permettant de tester les prédictions de la théorie de l'interaction forte, la QCD, et d'extraire les propriétés physiques d'un état particulier de la matière nucléaire : le Plasma de Quarks et de Gluons (PQG). Ce travail de thèse a pour but de montrer les capacités d'ALICE à mesurer les jets issus des collisions produites au Large Hadron Collider (LHC).La détection des particules constituant les jets, leur association à l'aide d'algorithmes de reconstruction ainsi que la construction d'observables telles que le spectre en pT des jets ou le Plateau Bossu est un travail complexe. Nous détaillons ces différentes étapes à partir de simulations permettant d'appréhender le taux de jets réels à attendre pour notre analyse etd'évaluer l'impact de la mesure expérimentale sur les observables finales. Nous présentons finalement les spectres en pT et Plateaux Bossus issus des premières collisions p+p du LHC auxquels ont été appliquées des corrections moyennes.

La théorie de la chromodynamique quantique prédit l'existence d'un état déconfiné de la matière appelé Plasma de Quarks et de Gluons (PQG). Expérimentalement, la formation d'un PQG est attendue sous les conditions extrêmes de température et de densité atteintes lors de collisions d'ions lourds ultra-relativistes. Afin d'observer et de caractériser de manière indirecte un tel état de la matière, de nombreuses observables ont été proposées. En particulier, les phénomènes de suppression et de(re)combinaison du meson J/Ψ dans le PQG sont intensément étudiés. Cette thèse présente l'analyse de la production inclusive de J/Ψ dans les collisions Pb-Pb, à une énergie dans le centre de masse √sNN = 2,76 TeV, détectés avec le spectromètre à muons de l'expérience ALICE au LHC. A partir de la statistique élevée d'événements collectés lors de la prise de données de 2011, le facteur de modification nucléaire du J/Ψ a été mesuré en fonction de son impulsion transverse, de sa rapidité et de la centralité de la collision. L'impulsion transverse moyenne du J/Ψ a également été mesurée en fonction de la centralité. Les prédictions des modèles théoriques, incluant tous une contribution de (re)combinaison, présentent un bon accord avec les données. Enfin, un excès de J/Ψ de très faible impulsion transverse (<300 MeV/c) par rapport à la production hadronique attendue a été observé pour la première fois.

The scalar mesons have caused much debate amongst hadronic physicists for many years. Even today the number of scalars is hotly contested, and there is almost no agreement on the composition of any of the experimentally observed states, except perhaps for the K*(_0) (1430). This thesis attempts to shed light on both of these problems via the application of analyticity to two different quantities. Recently a number of authors have proposed the existence of a light, strange, scalar meson known as the k. We perform a direct search of the best available πK scattering data to determine whether or not this resonance exists. This is done by constructing contour integrals from these data and determining the number of poles present inside the contour. We do not need to model either the internal dynamics of the state nor the form of the background scattering. The number of poles found tells us the number of resonances present and their positions allow us to estimate the resonance parameters. We find that there is only one resonance in scalar πK scattering below 1800 MeV and this is identified with the established K*(_0)(1430). We find no evidence for the k. Secondly, applying Cauchy's Theorem to the vacuum polarisation function leads to a relation between experimental and theoretical integrals known as a Finite Energy Sum Rule (FESR). FESRs are used to explore the scalar, isoscalar non-strange current and allow us to determine which of the experimentally observed scalar, isoscalar mesons is most likely to be the uũ + dd state. We find that the lightest scalar, isoscalar uũ dd state is not the fo(980) as suggested by some authors, but is rather the light, broad object known as the fo(400 - 1200). We are also able to estimate the average light quark mass and find m(_q)(l GeV(^2)) = 4.7 ± 0.9 MeV which is consistent with the recent estimates of this quantity from unquenched lattice QCD.

Orientador: Wei-liang Qian / Banca: Marcelo Batista Hott / Banca: Julio Marny Hoff da Silva / Banca: Sandra dos Santos Padula / Banca: Otávio Socolowski Junior / Resumo: Os fenômenos físicos envolvidos em colisões relativísticas de íons pesados foram estudados utilizando o código hidrodinâmico NeXSPheRIO, com condições iniciais flutuantes evento a evento, caracterizado por tubos de fluxo longitudinais de altas energias. Foram realizadas análises para o espectro de hádrons em função dos momentos transversais pelos cálculos das distribuições de partículas em sete janelas de centralidade de colisão, de acordo com dados publicados pela Colaboração STAR. A coletividade da matéria nuclear formada durante as colisões foi investigada em termos de correlações azimutais entre hádrons. Verificou-se que as estruturas da correlação dependem do momento transversal e da centralidade. Tais estruturas são atribuídas à interação entre um fundo dependente da centralidade e as flutuações de evento a evento na multiplicidade. Como resultado, as correlações observadas são apresentadas por um duplo pico na região do away-side que mudam continuamente para um pico único sob certas circunstâncias. Em termos do modelo do tubo periférico, o fundo é dominado pelo fluxo elíptico que aumenta com a descentralização. Pelos cálculos numéricos, a anisotropia do sistema é estudada quanto aos coeficientes de fluxo harmônico até a quarta ordem, de acordo com os dados da colaboração PHENIX. A anisotropia do fundo contribui para as correlações entre hádrons e pôde ser avaliada pelo método ZYAM. Após sua subtração na produção do sinal de correlação próprio, a estrutura de correlação... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The physical phenomena involved in relativistic heavy-ion collisions were studied using a hydrodynamic code, NeXSPheRIO, with event-by-event fluctuating initial conditions featured by high-energy longitudinal flux tubes. Analyses were carried out for hadron spectrum as a function of the transverse momentum by the calculations of particle distributions in seven collision centrality windows, according to the data published by the STAR Collaboration. Also, the collectivity of the nuclear matter formed during the collisions was investigated in terms of dihadron azimuthal correlations. The correlation structures were found to be dependent on the transverse momentum and centrality. They are attributed to the interplay between the centrality dependent background and the eventby-event multiplicity fluctuations. As a result, the observed correlations are featured by a double-peak in the away-side region that continuously change to a single peak under certain circumstances. In terms of the peripheral tube model, the background is dominated by the elliptic flow which increases with decreasing centrality. By numerical calculations, the anisotropy of the system is studied regarding the harmonic flow coefficients up to fourth order, in accordance with the existing RHIC data. The background anisotropy contributes to the dihadron correlations, and can be evaluated by the ZYAM method. After it is subtracted from the proper correlation yields, the resultant correlation structure is a function ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Um dos problemas teóricos mais importantes da Física de Partículas de Altas Energias é a investigação de efeitos de alta densidade na Cromodinâmica Quântica (QCD), que é a teoria que descreve as interações fortes. Tais efeitos são importantes pois determinam os observáveis em colisõesde altas energias. Em processos hadrônicos de energia suficientemente alta, espera-se a formação de sistemas densos o suficiente para que efeitos não lineares de QCD passem a ser significativos na descrição e na unitarização da seção de choque. Na descrição de processos de espalhamento de altas energias, evidências experimentais indicam que os hádrons são constituídos por partículas puntuais, as quais chamamos de pártons. Os pártons carregam uma fração x do momentum total do hádron, e são de dois tipos, quarks e glúons. Na interação entre as partículas ocorre a troca de momentum, definida como Q2. A descrição perturbativa padrão para a evolução dinâmica das distribuições de quarks q(x, Q2) e glúons g(x, Q2), pode ser dada pelas equações de evolução DGLAP, e tem obtido sucesso na descrição dos resultados experimentais para as presentes energias. Na evolução DGLAP, são considerados apenas processos de emissão, como a emissão de um glúon por um quark, o decaimento de um glúon em um par de quarks ou em um par de glúons Estes processos de emissão tendem a aumentar a densidade de pártons na região de pequeno momentum, levando a um crescimento ilimitado das distribuições partônicas para x -+ O. Assim, é esperado que o crescimento da densidade de pártons leve a interação e recombinação destas partículas, dando origem a termos não lineares nas equações de evolução. O resultado seria um processo de saturação das distribuições de pártons na região de alta energia e pequena fração de momentum. Os efeitos que dão origem à redução do crescimento das distribuições de quarks e glúons em relação a evolução linear são chamados genericamente de efeitos de sombreamento. Um dos aspectos fenomenológicosinteressantes a ser investigado no regime cinemático abordado acima é o processo Drell-Yan de alta energia, o qual consiste em processos de espalhamento pp, pA e AA com a produção de pares de léptons. Com o advento dos novos aceleradores, novos resultados experimentais estarão disponíveis na literatura relacionados com este processo. Em nosso trabalho investigamos os efeitos das correções de unitariedade em processos pp, bem como os efeitos devido a presença do meio nuclear em colisõespA e AA, nas distribuições de quarks e glúons, para a descrição da seção de choque diferencial para o processo Drell-Yan em colisõespp, pA e AA, para energias existentes nos novos aceleradores RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider) e LHC (Large Ion Collider). Os efeitos de alta densidade são baseados no formalismo de Glauber-Mueller. Os resultados aqui apresentados mostram que os efeitos de alta densidade nas distribuições partônicas são importantes para altas energias, pois a descrição da seção de choque para o processo Drell-Yan, quando os efeitos de alta densidade são considerados, apresenta significativas diferenças da descrição onde não considera-se tais efeitos.

Um dos problemas teóricos mais importantes da Física de Partículas de Altas Energias é a investigação de efeitos de alta densidade na Cromodinâmica Quântica (QCD), que é a teoria que descreve as interações fortes. Tais efeitos são importantes pois determinam os observáveis em colisõesde altas energias. Em processos hadrônicos de energia suficientemente alta, espera-se a formação de sistemas densos o suficiente para que efeitos não lineares de QCD passem a ser significativos na descrição e na unitarização da seção de choque. Na descrição de processos de espalhamento de altas energias, evidências experimentais indicam que os hádrons são constituídos por partículas puntuais, as quais chamamos de pártons. Os pártons carregam uma fração x do momentum total do hádron, e são de dois tipos, quarks e glúons. Na interação entre as partículas ocorre a troca de momentum, definida como Q2. A descrição perturbativa padrão para a evolução dinâmica das distribuições de quarks q(x, Q2) e glúons g(x, Q2), pode ser dada pelas equações de evolução DGLAP, e tem obtido sucesso na descrição dos resultados experimentais para as presentes energias. Na evolução DGLAP, são considerados apenas processos de emissão, como a emissão de um glúon por um quark, o decaimento de um glúon em um par de quarks ou em um par de glúons Estes processos de emissão tendem a aumentar a densidade de pártons na região de pequeno momentum, levando a um crescimento ilimitado das distribuições partônicas para x -+ O. Assim, é esperado que o crescimento da densidade de pártons leve a interação e recombinação destas partículas, dando origem a termos não lineares nas equações de evolução. O resultado seria um processo de saturação das distribuições de pártons na região de alta energia e pequena fração de momentum. Os efeitos que dão origem à redução do crescimento das distribuições de quarks e glúons em relação a evolução linear são chamados genericamente de efeitos de sombreamento. Um dos aspectos fenomenológicosinteressantes a ser investigado no regime cinemático abordado acima é o processo Drell-Yan de alta energia, o qual consiste em processos de espalhamento pp, pA e AA com a produção de pares de léptons. Com o advento dos novos aceleradores, novos resultados experimentais estarão disponíveis na literatura relacionados com este processo. Em nosso trabalho investigamos os efeitos das correções de unitariedade em processos pp, bem como os efeitos devido a presença do meio nuclear em colisõespA e AA, nas distribuições de quarks e glúons, para a descrição da seção de choque diferencial para o processo Drell-Yan em colisõespp, pA e AA, para energias existentes nos novos aceleradores RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider) e LHC (Large Ion Collider). Os efeitos de alta densidade são baseados no formalismo de Glauber-Mueller. Os resultados aqui apresentados mostram que os efeitos de alta densidade nas distribuições partônicas são importantes para altas energias, pois a descrição da seção de choque para o processo Drell-Yan, quando os efeitos de alta densidade são considerados, apresenta significativas diferenças da descrição onde não considera-se tais efeitos.

Um dos problemas teóricos mais importantes da Física de Partículas de Altas Energias é a investigação de efeitos de alta densidade na Cromodinâmica Quântica (QCD), que é a teoria que descreve as interações fortes. Tais efeitos são importantes pois determinam os observáveis em colisõesde altas energias. Em processos hadrônicos de energia suficientemente alta, espera-se a formação de sistemas densos o suficiente para que efeitos não lineares de QCD passem a ser significativos na descrição e na unitarização da seção de choque. Na descrição de processos de espalhamento de altas energias, evidências experimentais indicam que os hádrons são constituídos por partículas puntuais, as quais chamamos de pártons. Os pártons carregam uma fração x do momentum total do hádron, e são de dois tipos, quarks e glúons. Na interação entre as partículas ocorre a troca de momentum, definida como Q2. A descrição perturbativa padrão para a evolução dinâmica das distribuições de quarks q(x, Q2) e glúons g(x, Q2), pode ser dada pelas equações de evolução DGLAP, e tem obtido sucesso na descrição dos resultados experimentais para as presentes energias. Na evolução DGLAP, são considerados apenas processos de emissão, como a emissão de um glúon por um quark, o decaimento de um glúon em um par de quarks ou em um par de glúons Estes processos de emissão tendem a aumentar a densidade de pártons na região de pequeno momentum, levando a um crescimento ilimitado das distribuições partônicas para x -+ O. Assim, é esperado que o crescimento da densidade de pártons leve a interação e recombinação destas partículas, dando origem a termos não lineares nas equações de evolução. O resultado seria um processo de saturação das distribuições de pártons na região de alta energia e pequena fração de momentum. Os efeitos que dão origem à redução do crescimento das distribuições de quarks e glúons em relação a evolução linear são chamados genericamente de efeitos de sombreamento. Um dos aspectos fenomenológicosinteressantes a ser investigado no regime cinemático abordado acima é o processo Drell-Yan de alta energia, o qual consiste em processos de espalhamento pp, pA e AA com a produção de pares de léptons. Com o advento dos novos aceleradores, novos resultados experimentais estarão disponíveis na literatura relacionados com este processo. Em nosso trabalho investigamos os efeitos das correções de unitariedade em processos pp, bem como os efeitos devido a presença do meio nuclear em colisõespA e AA, nas distribuições de quarks e glúons, para a descrição da seção de choque diferencial para o processo Drell-Yan em colisõespp, pA e AA, para energias existentes nos novos aceleradores RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider) e LHC (Large Ion Collider). Os efeitos de alta densidade são baseados no formalismo de Glauber-Mueller. Os resultados aqui apresentados mostram que os efeitos de alta densidade nas distribuições partônicas são importantes para altas energias, pois a descrição da seção de choque para o processo Drell-Yan, quando os efeitos de alta densidade são considerados, apresenta significativas diferenças da descrição onde não considera-se tais efeitos.

La matière nucléaire, constituant le noyau des atomes, est formée de quarks et de gluons, dont l’interaction est décrite par la théorie de la chromodynamique quantique (QCD). Dans des conditions normales, quarks et gluons ne peuvent être observés de façon isolée et sont confinés dans des hadrons tels que les protons et les neutrons. Le Plasma de Quarks et de Gluons (PQG) est un état de la matière nucléaire prédit par la QCD pour lequel ces quarks et gluons sont déconfinés. Expérimentalement, le PQG peut être créé dans des collisions d’ions lourds ultra-relativistes, telles que les collisions d’ions lourds effectuées au LHC, correspondant à des vitesses proche de celle de la lumière. Il est possible d’obtenir des informations sur le PQG en mesurant un large nombre d’observables. En particulier, la production de charmonium tels que le J/ψ et le ψ(2S), particules lourdes constituées d’une paire de quarks charme et anti-charme () est mesurée pour étudier le plasma. En effet, la présence d’un PQG est censée modifier les taux de production des charmonia, à cause d’un équilibre entre un mécanisme d’écrantage de couleur du potentiel des quarks charme et un mécanisme dit de recombinaison. La position de cet équilibre dépend de l’énergie de collision, la température du plasma, et la nature de la particule considérée, et plus spécifiquement, il est attendu que le ψ(2S) soit plus supprimé que le J/ψ. Dans cette thèse, la production inclusive de ψ(2S) en collisions Pb − Pb à une énergie par collision nucléon-nucléon dans le référentiel du centre de masse de TeV est mesurée dans le canal de décroissance de dimuon avec le Spectromètre à Muons d’ALICE. L’analyse est basée sur les données collectées dans ALICE (A Large Ion Coliider Experiment) au LHC en 2015 correspondant à une luminosité intégrée de 225 μb−1. Le facteur de modification nucléaire RAA est étudié en fonction de la centralité des collisions, correspondant à la distance transverse entre les centre des noyaux de plomb. Le rapport des RAA du ψ(2S) et du J/ψ est également mesuré et montre que le ψ(2S) est plus supprimé que le J/ψ pour des collisions mi-centrales et centrales. Comparées aux prédictions théoriques, les mesures sont compatibles avec les modèles dans la limite des incertitudes. L’amélioration du Muon Trigger, le MID, est également étudié, en particulier le débit de données attendu pour des fréquences de collision de 100 kHz. Basée sur les données en collisions Pb − Pb à une énergie de TeV, les estimations prédisent que la technologie qui sera implémentée sur le MID possède une bande passante suffisante. / The nuclear matter, which constitues the atomic nuclei, is composed of quarks and gluons and interactions between them are described by quantum chromo-dynamics (QCD). Under ordinary conditions, quarks and gluons cannot be observed isolated and are confined inside hadrons such as protons and neutrons. The Quark-Gluon Plasma (QGP) is a state of nuclear matter predicted by QCD where quarks and gluons are deconfined. Experimentally, a QGP can be created in ultra-relativistic heavy ion collisions such as the lead-lead collisions delivered at the LHC, corresponding to speeds close to the speed of light. It is possible to obtain information on the characteris- tics of the QGP by measuring a large number of observables. In particular, the production of charmonium states such as the J/ψ and the ψ(2S), heavy particles composed of a charm and anti-charm pair (), is studied to investigate the plasma. Indeed, the presence of QGP is expected to modify the charmonium production yields, due to a balance between the mechanism of color screening of the charm quark potential and a mechanism called recombination. This balance depends on the collision energy, the temperature of the plasma and nature on the considered particle, in particular one expects the ψ(2S) to be more suppressed than the J/ψ. In this thesis the inclusive production of ψ(2S) in Pb − Pb collisions at an energy per nucleon-nucleon collision in the center of mass frame of TeV is measured in the dimuon-decay channel, using the ALICE Muon Spectrometer. The analysis is based on the data collected in ALICE (A Large Ion Collider Experiment) at the LHC in 2015 with an integrated luminosity of 225 μb−1. The nuclear modification factor RAA is studied as a function of centrality. The ratio of the ψ(2S) and J/ψ RAA is also evaluated and shows that the ψ(2S) is more suppressed than the J/ψ for mid-central and central events. Compared with theoretical predictions, the measurements are, within uncertainty, in agreement with theoretical model. The upgrade of the Muon Trigger, the MID (Muon Identifier), is also studied, in particular the expected data flow at a collisions rate of 100 kHz. Based on the Pb − Pb data at a collision energy of TeV, the estimations predict that the technology that will be implemented in the MID provides a sufficient bandwidth to sustain the data flow.

Le jet est l'une des sondes permettant de tester les prédictions de la théorie de l'interaction forte, la QCD, et d'extraire les propriétés physiques d'un état particulier de la matière nucléaire : le Plasma de Quarks et de Gluons (PQG). Ce travail de thèse a pour but de montrer les capacités d'ALICE à mesurer les jets issus des collisions produites au Large Hadron Collider (LHC).La détection des particules constituant les jets, leur association à l'aide d'algorithmes de reconstruction ainsi que la construction d'observables telles que le spectre en pT des jets ou le Plateau Bossu est un travail complexe. Nous détaillons ces différentes étapes à partir de simulations permettant d'appréhender le taux de jets réels à attendre pour notre analyse etd'évaluer l'impact de la mesure expérimentale sur les observables finales. Nous présentons finalement les spectres en pT et Plateaux Bossus issus des premières collisions p+p du LHC auxquels ont été appliquées des corrections moyennes. / The jet is one of the probes allowing testing strong interaction theory predictions, QCD, and to extract physical properties from a particular state of nuclear matter : Quark Gluon Plasma (QGP). This PhD work is aimed to show ALICE capacities to measure jets coming from collisions produced at the Large Hadron Collider (LHC). The detection of particles constituting jets, their association with reconstruction algorithms and the construction of observables such as jet pT spectrum of Hump-Backed Plateau is a hard work. We detail these different steps from simulation allowing to estimate jet rates we could expect for ouranalysis and to evaluate the impact of experimental measure on final observables. We finally present pT spectrum and Hump-Backed Plateau from first p+p collisions at LHC to whom mean corrections have been applied.