O regime de energia do experimento Large Hadron Collider (LHC) no CERN amplia o espaço de fase para a produção de partículas de uma maneira sem precedentes, possibilitando um estudo mais detalhado das partículas e seus subcomponentes. Muitos processos de espalhamento interessantes para a fenomenologia da QCD em altas energias, principalmente aqueles mediados por troca de objetos sem cor, são caracterizados por partículas emitidas em ângulos de espalhamento muito pequenos em relação ao eixo do feixe incidente. Especialmente em processos de espalhamento, a fração de momentum dos pártons no alvo é aproximadamente x = (M/√s)e−y, onde M é a massa da partícula e √s é a energia de centro de massa, assim pequeno - x está relacionado com a região de grande pseudorapidez (η = −ln[tan θ/2] ≈ y), a qual é denominada região frontal. Esta Tese trata, portanto, da física de pequeno - x em processos frontais no LHC, analisando especificamente a produção dos mésons J/ e (2S) em energias de centro de massa 2.76 TeV em colisões coerentes e incoerentes eletromagnéticas PbPb e a produção de diléptons em colisões pp em energias de centro de massa de 7 TeV . A abordagem utilizada nos cálculos é o formalismo de dipolos de cor, o qual é conveniente em pequeno - x, e apresenta uma forma eficaz e simplificada para o cálculo das seções de choque. As predições apresentadas são consistentes com dados experimentais das colaborações ALICE, E866 e CDF, mostrando a robustez do modelo utilizado. / The Large Hadron Collider (LHC) energy regime extends the phase space for particle production to an unprecedent way, enabling a more detailed study of subatomic particles. Many interesting scattering processes for QCD phenomenology at high energies, specially those mediated by the exchange of objects without color, are characterized by particles emitted in very small scattering angles relative to the axis of incident beam. Specially in scattering processes, the target parton momentum fraction is approximately x = (M/√s)e−y, where M is the particle mass and √s is the center of mass energy. Therefore, small-x is related to the large pseudorapidez region (η = −ln[tan θ/2] ≈ y), which is called forward region. Therefore, this thesis deals with the small-x physics in forward processes at the LHC, specifically analyzing the production of mesons J/ and (2S) at 2.76 TeV center of mass energy in coherent and incoherent electromagnetic PbPb collisions and dileptons production at 7 TeV center of mass energy in pp collisions. The approach used in the calculations is the color dipole formalism, which is convenient in small-x, and presents an effective and simple way to calculate the cross sections. The predictions are consistent with the ALICE, CDF and E866 collaborations experimental data, showing the robustness of the considered model.

O regime de energia do experimento Large Hadron Collider (LHC) no CERN amplia o espaço de fase para a produção de partículas de uma maneira sem precedentes, possibilitando um estudo mais detalhado das partículas e seus subcomponentes. Muitos processos de espalhamento interessantes para a fenomenologia da QCD em altas energias, principalmente aqueles mediados por troca de objetos sem cor, são caracterizados por partículas emitidas em ângulos de espalhamento muito pequenos em relação ao eixo do feixe incidente. Especialmente em processos de espalhamento, a fração de momentum dos pártons no alvo é aproximadamente x = (M/√s)e−y, onde M é a massa da partícula e √s é a energia de centro de massa, assim pequeno - x está relacionado com a região de grande pseudorapidez (η = −ln[tan θ/2] ≈ y), a qual é denominada região frontal. Esta Tese trata, portanto, da física de pequeno - x em processos frontais no LHC, analisando especificamente a produção dos mésons J/ e (2S) em energias de centro de massa 2.76 TeV em colisões coerentes e incoerentes eletromagnéticas PbPb e a produção de diléptons em colisões pp em energias de centro de massa de 7 TeV . A abordagem utilizada nos cálculos é o formalismo de dipolos de cor, o qual é conveniente em pequeno - x, e apresenta uma forma eficaz e simplificada para o cálculo das seções de choque. As predições apresentadas são consistentes com dados experimentais das colaborações ALICE, E866 e CDF, mostrando a robustez do modelo utilizado. / The Large Hadron Collider (LHC) energy regime extends the phase space for particle production to an unprecedent way, enabling a more detailed study of subatomic particles. Many interesting scattering processes for QCD phenomenology at high energies, specially those mediated by the exchange of objects without color, are characterized by particles emitted in very small scattering angles relative to the axis of incident beam. Specially in scattering processes, the target parton momentum fraction is approximately x = (M/√s)e−y, where M is the particle mass and √s is the center of mass energy. Therefore, small-x is related to the large pseudorapidez region (η = −ln[tan θ/2] ≈ y), which is called forward region. Therefore, this thesis deals with the small-x physics in forward processes at the LHC, specifically analyzing the production of mesons J/ and (2S) at 2.76 TeV center of mass energy in coherent and incoherent electromagnetic PbPb collisions and dileptons production at 7 TeV center of mass energy in pp collisions. The approach used in the calculations is the color dipole formalism, which is convenient in small-x, and presents an effective and simple way to calculate the cross sections. The predictions are consistent with the ALICE, CDF and E866 collaborations experimental data, showing the robustness of the considered model.

In this work we present the basic theoretical concepts of the description of the nucleon spin structure. The theoretical background of two processes of interest - Semi-inclusive DIS and Drell-Yan - in the terms of Transverse Momentum De- pendent Parton distribution Functions is presented. The COMPASS experiment and particularly its unique polarised target are described in detail. Several target related measurements are presented. The express analysis and detector efficien- cies analysis are presented as examples of important hardware related analysis. Finally two measurements of Transverse Spin Asymmetries are presented. The first measurement is the measurement of the Transverse Spin Asymmetries in J/ψ production in the Semi-inclusive DIS on polarised protons. The second mea- surement is the measurement of Transverse Spin Asymmetries in J/ψ in the π− p polarised Drell-Yan data. 1

Les prédictions théoriques d'un nouvel état de la matière, le plasma de quarks et de gluons, ont conduit le CERN à mener une vaste campagne de recherche expérimentale pour sa mise en évidence. Des collisions d'ions lourds peuvent conduire à cette transition de phase. Parmi les signatures proposées, l'expérience NA50 étudie la production du J/psi relativement au DRELL-YAN. Le J/psi est une résonance ccbar qui subit l'interaction forte et les modifications des propriétés du milieu nucléaire. Le DRELL-YAN, processus purement électromagnétique, joue le rôle de référence. L'expérience NA38 a mesurée en évidence une suppression normale de la production du J/psi en fonction de la longueur moyenne de matière traversée. Dans son prolongement, l'expérience NA50 a mis en évidence en 1995, 1996 et 1998 une suppression "anormale" du J/psi dans les collisions Pb-Pb à 158 GeV/nucléon. Cette analyse est effectuée en fonction de la centralité de la collision mesurée par le calorimètre électromagnétique. Les informations de ce détecteur permettent de calculer l'énergie transverse neutre reliée à la longueur moyenne de matière traversée.<br> En 2000, des conditions de prises de données optimales en collisions Pb-Pb ont permis d'analyser les données pour des collisions très périphériques. Les sources d'erreurs systématiques ont été étudiées, ce qui a permis d'obtenir une bonne cohérence entre les différentes analyses du système Pb-Pb. Les collisions périphériques sont compatibles avec la loi d'absorption normale.<br> En conclusion, nous avons mis en évidence une suppression de ~31% dans la production de J/psi relativement à l'absorption normale. Ce changement de régime a lieu à ~30 GeV en énergie transverse (E_T) et est dû à une modification des propriétés nucléaires du milieu réactionnel. Plusieurs scénarios possibles sont envisagés pour expliquer ce phénomène.

Dans cette thèse, nous étudions la production des dimuons dans une région de masse entre les résonances Phi et J/Psi (Région des Masses Intermédiaires, IMR) dans les collisions proton-noyau et noyau-noyau de haute énergie.<br /><br />L'expérience NA50, installée auprès de l'accélérateur SPS du CERN, détecte les paires de muons émises dans ces interactions au moyen d'un spectromètre spécifique. La mesure de la centralité des collisions repose sur trois détecteurs indépendants : un calorimètre électromagnétique, un détecteur de multiplicité et un calorimètre à zéro degré.<br /><br />Les résultats des analyses proton-noyau fournissent une valeur de référence pour l'étude des interactions noyau-noyau. Les distributions expérimentales, corrigées de l'acceptance et de la résolution par une méthode quadri-dimensionnelle, des dimuons IMR sont correctement reproduites par la superposition des processus conventionnels DY et DDbar (désintégration des mésons charmés). L'extrapolation linéaire avec le nombre de masse des noyaux des résultats p-A aux collisions S-U et Pb-Pb, sous-estime systématiquement les spectres mesurés dans la région des masses intermédiaires.<br /><br />Cet excès de dimuons IMR augmente avec la centralité des collisions. Plusieurs modèles théoriques sont présentés et comparés aux données noyau-noyau. Nous montrons qu'un modèle basé sur la diffusion des mésons D et Dbar dans l'état final ne reproduit pas les distributions expérimentales. Finalement, cette étude permet de proposer deux explications possibles de l'excès observé. Les spectres noyau-noyau peuvent être reproduits soit par une augmentation de la production de charme soit par la présence de dimuons thermiques émis par un milieu dense et chaud.

Les collisions d'ions lourds ultra-relativistes permettent l'étude de la matière nucléaire dans des conditions extrêmes de température et de pression et, en particulier, d'une nouvelle phase de la matière nucléaire : le plasma de quarks et de gluons (QGP). Le collisionneur RHIC, situé au Laboratoire National de Brookhaven (USA), réalise de telles collisions. PHENIX, l'un des quatre détecteurs en fonctionnement sur ce collisionneur, est le seul capable de mesurer des muons. Dans ce mémoire, nous présentons une analyse des données dimuons récoltées en collisions p + p par PHENIX lors de deux campagnes de prises de données (runs 3 et 4). Les collisions p + p fournissent une référence indispensable à l'interprétation des collisions d'ions lourds. L'objectif de l'analyse décrite dans ce mémoire est l'extraction des sections efficaces de production des composantes physiques du spectre dimuon observé à RHIC en collisions p + p : $J/\psi$ , charme ouvert et Drell-Yan. Cette analyse s'appuie sur un ajustement global du spectre de masse invariante dimuon. Cet ajustement a été possible grâce à l'étude préalable par simulation des formes des distributions en masse des différentes contributions physiques. Les taux de production des différentes contributions ont ainsi pu être déduits. Enfin, l'étude de la réponse du détecteur à chaque contribution et l'introduction des diverses efficacités ont permis l'obtention des sections efficaces de production. Les résultats obtenus sont comparés à des résultats déjà existants et montrent un bon accord général. Le travail présenté dans ce mémoire constitue la première estimation de la section efficace de production du charme dans le canal dimuon ainsi que la première estimation de la section efficace de production du Drell-Yan à RHIC.

Cette these a pour sujet la recherche de nouvelle physique et l'etude de la production Drell-Yan dans le canal di-electron a l'aide du detecteur CMS au LHC. Certaines theories au dela du Modele Standard (extra dimensions, theories de grande unification) predisent l'existence de particules massives pouvant se desintegrer en une paire d'electrons. La selection des evenements recherches est presentee et etudiee. La strategie d'analyse est introduite et testee. Enfin, l'analyse des premieres donnees a 7 TeV est decrite et les resultats sont commentes. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le sujet de la présente thèse porte sur la recherche de nouvelles particules très massives se désintégrant en une paire électron-positron avec le détecteur CMS.<p>Le démarrage en 2010 du Large Hadron Collider au CERN marque le début d'une nouvelle ère en physique des particules. L'énergie et l'intensité de ses faisceaux de protons, inégalées à ce jour, offre en effet la possibilité d'étudier les lois décrivant les constituants ultimes de la matière et leurs interactions à des énergies jusqu'alors inaccessibles et d'étudier des processus rares. <p>La découverte récente par les expériences ATLAS et CMS du boson scalaire prédit par la théorie de la brisure de symétrie électro-faible constitue ainsi la première percée du programme de recherche du LHC et confirme la théorie actuelle décrivant la physique subatomique, le Modèle Standard. <p>Il est cependant largement admis que cette théorie, bien que hautement prédictive et jamais mise en défaut expérimentalement jusqu'à présent, ne constitue qu'une approximation à basse énergie d'une théorie plus fondamentale. <p>Cette thèse décrit la recherche de nouvelles particules, prédites par plusieurs modèles au delà du Modèle Standard, via leur désintégration en une paire électron-positron de haute énergie. <p>La reconstruction et la sélection des électrons de haute énergie par le détecteur CMS sont des éléments centraux de cette analyse et sont étudiées en détail. Divers critères sont développés afin de distinguer les électrons des autres types d'objets physiques produits lors de collisions de protons, tels que les jets. L'intensité des faisceaux du LHC est telle que plusieurs collisions ont lieu simultanément dans le détecteur et il est montré que l'efficacité de sélection des électrons dépend fortement du nombre de ces interactions. Une technique est donc mise au point pour corriger cet effet. <p>Une méthode pour mesurer l'efficacité de la sélection directement sur les données est également développée. Celle-ci permet de confirmer les mesures obtenues à partir de simulations, jusqu'à des impulsions transverses de plusieurs centaines de GeV. <p>Le spectre de masse des paires diélectron est établi pour les données enregistrées en 2012 à une énergie dans le centre de masse des protons de 8 TeV, et un excès localisé d'événements est recherché. Aucune déviation significative par rapport au bruit de fonds attendu n'est observée et des limites très contraignantes sont établies sur le rapport de la section efficace de production d'une nouvelle résonance diélectronique et de celle mesurée au pic du boson Z. Ces résultats sont utilisés pour fixer des limites inférieures sur la masse de nouvelles particules prédites par certains modèles. <p>Le redémarrage du LHC en 2015 avec une énergie de 6.5 TeV par faisceau de proton élargira fortement le potentiel de découverte de ces résonances. En cas de découverte d'un signal, ses propriétés (telles que le spin ou l'asymétrie avant-arrière) seront étudiées avec attention. Des projections sur la précision qui pourrait alors être atteinte pour ces mesures sont donc finalement présentées en fonction de la luminosité intégrée collectée. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished