The spin of the proton is thought to be produced by several constituents including quarks, antiquarks, and gluons. It has been the goal of the spin physics program at RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider) to measure the contribution from gluons and various sea quarks to the proton spin. The Forward GEM Tracker (FGT) is a detector in STAR (Solenoidal Tracker at RHIC), which is one of two large experiments and is located at the RHIC collider at Brookhaven National Laboratory. The FGT serves to locate the position of forward-going charged particles, and it will be instrumental in observing the trajectories of decay leptons from W bosons, created by the interaction of the quark of one proton and the antiquark of another in a proton-proton collision. This position information will be helpful in determining the contribution of the quarks and antiquarks to the spin of the proton. This analysis investigates the initial performance of the FGT. Studies were conducted using cosmic-ray test data collected during the detector’s construction and more recent data from polarized-proton collisions within STAR. The goals of these studies were: to see if the detector works, see how well it works, check for any odd behavior, and optimize the performance of the detector. / Department of Physics and Astronomy

Thesis (Ph. D.)--University of Texas at Austin, 2004. / Supervisors: Jerry Hoffmann and C. Fred Moore. Vita. Includes bibliographical references.

Techn. Universiẗat, Diss., 2003--Dresden.

A aplicabilidade e usos de propagadores de glúon modificados na Cromodinâmica Quântica (QCD) em diferentes espécies de processos é analisada. Os propagadores modificados de glúon são obtidos por diversos métodos, em especial, as equações de Dyson-Schwinger e simulações numéricas em teoria de campos na rede. Os processos em que estes propagadores são empregados em QCD podem ser divididos em duas classes: os difrativos e os perturbativos. Nos primeiros, a troca do pomeron é relevante e as propriedades infravermelhas da teoria são importantes, como no espalhamento elástico próton-próton e na produção de mésons vetoriais massivos. Os processos perturbativos, como o decaimento de mésons massivos e fatores de forma de mésons, aparentemente não permitem o uso de um propagador modificado, entretanto, o uso destes permite uma melhor descrição dos dados experimentais, assim como no caso dos processos difrativos.

Neste trabalho investigamos a produçaõ de pares de leptons( lepton-antil epton) em colisões proton-proton e proton-núcleo para energias dos aceleradores Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) e Large Hadron Collider (LHC). Estes processos de colisão podem ser dividos entre antes e depois do espalhamento, portanto, pode-se analisar os efeitos de estado inicial e de estado nal. No estado nal do processo de colisão, para os aceleradores aqui apresentados, a quantidade de part culas produzidas e muito grande, de forma que uma part cula produzida no processo de espalhamento, que participe da interação forte, pode interagir com este meio antes de ser detectada. Entretanto, e fundamental uma determinação precisa do estado inicial do processo de colisão para que assim a investigação da produção de particulas no estado nal possa ser realizada. Neste contexto, a produção de pares de leptons (dileptons Drell-Yan) possui grande relevância, tendo em vista que não participa da interaçaõ forte, logo pode ser detectada sem sofrer efeitos de estado nal, carregando informações claras do estado inicial do processo de colisão. Para energias de RHIC e LHC, a densidada de quarks e gl uons nos h adrons colisores e muito grande, de tal forma que efeitos de estado inicial de alta densidade podem ser percebidos na produçaõ de partículas no estado nal. Este e o principal objetivo desta tese, utilizar os dileptons como observ avel para investigar os efeitos de alta densidade, ou seja, efeitos de unitariedade em colis~oes pr oton-pr oton, efeitos de saturação partônica descritos pelo Condensado de Vidros de Cor em colisões próton-núcleo. Além destes efeitos, os efeitos nucleares de baixa densidade, presentes em colisões próton-núcleo, também são investigados. Ou seja, utiliza-se um observável eletromagnético, para investigar as propriedades da QCD em colisões hadrônicas. Mais especi camente, as distribuições de momentum transverso e rapidez são investigadas para energias de RHIC e LHC. A produção de dileptons e calculada utilizando o formalismo de dipolos de cor e tamb em a teoria do Condensado de Vidros de cor. Os resultados obtidos nesta tese mostram a potencialidade deste observ avel para se investigar a QCD de alta densidade e indicam a urgente necessidade de medidas com relação a este observável nos experimentos existentes em colisões hadrônicas para altas energias. / In this work, the lepton pair production (lepton-antilepton) in proton-proton and protonnucleus collisions is investigated for Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) and Large Hadron Collider (LHC) colliders energies. These collisions processes can be classi ed between before and after the scattergins, therefore, initial and nal states e ects can be analyzed. In the nal stare, for the colliders here presented, the number of produced particles is large, then a particle produced in the scattering process, which interact strogly, could interact with the medium before being detected. However, it is very important to determine the initial state of the collision process, thus to determine the particle production in the nal state. In this context, the lepton pair production (dileptons Drell-Yan), which does not interact strolgly, should carry indisturbed information about the inicial state system of the collision process. For RHIC and LHC, the quarks and gluons hadrons densities in the initial state of the collision processes is large, such that high density initial state e ects should a ect the particle production in the nal state. This is the main goal of this thesis, use the dilepron production to investigate the high density e exts. This implies in to investigate the unitarity e ects in the proton-proton collisions, the Color Glass Condensate in the proton-nucleus collisions. Moreover, the low density e ects in proton-nucleus collisions are under investigation in this thesis. The main point of this thesis, is that a eletromagnetic observable is considered to investigare the properties of the QCD in hadronic collisions. Speci cally, the transverse momentum and the rapidity distributions are investigated. The dilepton production is evaluated by means of the dipole picture and through the Color Glass Condensate theory. The results obtained in this thesis show that dilepton production is an observable that deserves to be measured in the hadronic colliders at high energies, once it carries clear informations about the QCD system at high density.

Apresentaremos um estudo sobre a produção inclusiva de hádrons em colisões próton-próton (pp), através do espectro pT do momento transverso dos hádrons produzidos. É esperado que em regiões de grande densidade de glúons, que come çam a serem provadas por aceleredores de grande energia, a abordagem tradicional da QCD perturbativa não seja su ciente. Tal regime é caracterizado por fortes campos de cor descritos pela teoria efetiva do condensado de vidro de cor (CGC), mais apropriado neste caso para descrever os observáveis. Consideramos também uma possível extensão do modelo colinear, obtida pela adição de uma distribuição gaussiana inicial, que considera um momento transverso intrínsico anterior à interação dos pártons. Tal abordagem pode corrigir as de ciências do modelo colinear sem que tenhamos que recorrer ao CGC em algumas regiões cinemáticas. O modelo colinear é baseado na consagrada evolução DGLAP das funções de distribuição de pártons, prevendo uma forma de fatorização para calcularmos as seções de choque. Mas, quando consideramos regiões de grande densidade, é provável que outra forma de evolução governe a dinâmica das funções de onda hadrônica, levando estas até um regime saturado. Adentrando nesta região incerta, o modelo de fatorização colinear não é satisfatório e devemos considerar outras formas menos estabelecidas para gerar previsões sobre o espectro pT. Como resultado deste trabalho, comparamos estas abordagens distintas e as confrontamos com dados experimentais do RHIC e LHC. / We present a study of single inclusive hadron production in proton-proton collisions (pp) through the spectra of the transverse moment pT of the produced hadrons. It is expected that in regions of high density of gluons, which begin to be probed by high energy accelerators, the traditional approach of perturbative QCD is not enough. Such a regime is characterized by strong color elds described by the e ective theory of color glass condensate (CGC), more appropriate in this case to describe the observables. We also consider a possible extension of the collinear model, given by the addition of an initial Gaussian distribution, which considers an intrinsic transverse moment prior to the interaction of the partons. Such approach can correct the limitation of the collinear model without having to appeal to CGC in some kinematic regions. The collinear model is based on the established DGLAP evolution of the parton distribution functions, which provides a form of factorization to calculate the cross sections. But when we consider regions of high density, it is likely that another form of evolution governs the dynamics of the hadronic wave functions, guiding them to a saturated regime. Advancing in this uncertain region, the collinear factorization model does not work and we must consider less well-established ways to generate predictions about the pT spectrum. We compare these distinct theoretical approaches and confront their results against the RHIC and LHC data.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-08-24Bitstream added on 2014-06-13T20:07:33Z : No. of bitstreams: 1 fernandes_cl_me_ift.pdf: 1140774 bytes, checksum: c6027d2492ce8e805dd5508b5c94fb24 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Este trabalho apresenta um estudo de femtoscopia em colisões próton-próton (pp) a√s= 7 TeV realizado com o detector Compact Muon Solenoid no Large Hadron Collider. O estudo consiste na utilização do efeito Hanbury-Brown–Twiss (HBT) para a determinação das dimensões aparentes do estado final do sistema formado em colisões pp. Três análises são feitas, onde tais dimensões são determinadas (i) em termos de um parâmetro invariante 'R IND. inv' ; (ii) nas direções transversal e longitudinal ao feixe, 'R IND. T' e 'R IND L', respectivamente; (iii) nas direções ao longo do feixe, parametrizada por 'R IND long', e em duas direções transversais a ele, correspondentes a 'R IND out', e 'R IND side'. Obseva-se que as dimensões aparentes do sistema formado em tais colisões dependem da multiplicidade de partículas carregadas no evento e do momento médio do par de partículas utilizadas na implementação do efeito HBT / This work presents a femtoscopic study performed in proton-proton (pp) collisions at √s= 7 TeV with the Compact Muon Solenoid at the Large Hadron Collider. The study uses the Hanbury-Brown–Twiss (HBT) effect to estimate the apparent dimensions of the final-state sistem formed at pp collisions. Three analysis are presented, where such an apparent dimensions are determined (i) in tems of an invariant radius parameter, 'R IND. inv'; (ii) in the transversal and longitudinal directions with respect to the beam, 'R IND. T' and 'R IND L' and (iii) along three directions 'R IND out', 'R IND long' and 'R IND side'. It is observed that the apparent dimensions of the sistem formed in pp collisions depends on the charged multiplicity of the events and on the average momentum of the pair of particles used to implement HBT effect

Neste trabalho investigamos a produçaõ de pares de leptons( lepton-antil epton) em colisões proton-proton e proton-núcleo para energias dos aceleradores Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) e Large Hadron Collider (LHC). Estes processos de colisão podem ser dividos entre antes e depois do espalhamento, portanto, pode-se analisar os efeitos de estado inicial e de estado nal. No estado nal do processo de colisão, para os aceleradores aqui apresentados, a quantidade de part culas produzidas e muito grande, de forma que uma part cula produzida no processo de espalhamento, que participe da interação forte, pode interagir com este meio antes de ser detectada. Entretanto, e fundamental uma determinação precisa do estado inicial do processo de colisão para que assim a investigação da produção de particulas no estado nal possa ser realizada. Neste contexto, a produção de pares de leptons (dileptons Drell-Yan) possui grande relevância, tendo em vista que não participa da interaçaõ forte, logo pode ser detectada sem sofrer efeitos de estado nal, carregando informações claras do estado inicial do processo de colisão. Para energias de RHIC e LHC, a densidada de quarks e gl uons nos h adrons colisores e muito grande, de tal forma que efeitos de estado inicial de alta densidade podem ser percebidos na produçaõ de partículas no estado nal. Este e o principal objetivo desta tese, utilizar os dileptons como observ avel para investigar os efeitos de alta densidade, ou seja, efeitos de unitariedade em colis~oes pr oton-pr oton, efeitos de saturação partônica descritos pelo Condensado de Vidros de Cor em colisões próton-núcleo. Além destes efeitos, os efeitos nucleares de baixa densidade, presentes em colisões próton-núcleo, também são investigados. Ou seja, utiliza-se um observável eletromagnético, para investigar as propriedades da QCD em colisões hadrônicas. Mais especi camente, as distribuições de momentum transverso e rapidez são investigadas para energias de RHIC e LHC. A produção de dileptons e calculada utilizando o formalismo de dipolos de cor e tamb em a teoria do Condensado de Vidros de cor. Os resultados obtidos nesta tese mostram a potencialidade deste observ avel para se investigar a QCD de alta densidade e indicam a urgente necessidade de medidas com relação a este observável nos experimentos existentes em colisões hadrônicas para altas energias. / In this work, the lepton pair production (lepton-antilepton) in proton-proton and protonnucleus collisions is investigated for Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) and Large Hadron Collider (LHC) colliders energies. These collisions processes can be classi ed between before and after the scattergins, therefore, initial and nal states e ects can be analyzed. In the nal stare, for the colliders here presented, the number of produced particles is large, then a particle produced in the scattering process, which interact strogly, could interact with the medium before being detected. However, it is very important to determine the initial state of the collision process, thus to determine the particle production in the nal state. In this context, the lepton pair production (dileptons Drell-Yan), which does not interact strolgly, should carry indisturbed information about the inicial state system of the collision process. For RHIC and LHC, the quarks and gluons hadrons densities in the initial state of the collision processes is large, such that high density initial state e ects should a ect the particle production in the nal state. This is the main goal of this thesis, use the dilepron production to investigate the high density e exts. This implies in to investigate the unitarity e ects in the proton-proton collisions, the Color Glass Condensate in the proton-nucleus collisions. Moreover, the low density e ects in proton-nucleus collisions are under investigation in this thesis. The main point of this thesis, is that a eletromagnetic observable is considered to investigare the properties of the QCD in hadronic collisions. Speci cally, the transverse momentum and the rapidity distributions are investigated. The dilepton production is evaluated by means of the dipole picture and through the Color Glass Condensate theory. The results obtained in this thesis show that dilepton production is an observable that deserves to be measured in the hadronic colliders at high energies, once it carries clear informations about the QCD system at high density.

A aplicabilidade e usos de propagadores de glúon modificados na Cromodinâmica Quântica (QCD) em diferentes espécies de processos é analisada. Os propagadores modificados de glúon são obtidos por diversos métodos, em especial, as equações de Dyson-Schwinger e simulações numéricas em teoria de campos na rede. Os processos em que estes propagadores são empregados em QCD podem ser divididos em duas classes: os difrativos e os perturbativos. Nos primeiros, a troca do pomeron é relevante e as propriedades infravermelhas da teoria são importantes, como no espalhamento elástico próton-próton e na produção de mésons vetoriais massivos. Os processos perturbativos, como o decaimento de mésons massivos e fatores de forma de mésons, aparentemente não permitem o uso de um propagador modificado, entretanto, o uso destes permite uma melhor descrição dos dados experimentais, assim como no caso dos processos difrativos.

Orientador: Sandra dos Santos Padula / Banca: Gastão Krein / Banca: Marcia Takagui / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo de femtoscopia em colisões próton-próton (pp) a√s= 7 TeV realizado com o detector Compact Muon Solenoid no Large Hadron Collider. O estudo consiste na utilização do efeito Hanbury-Brown-Twiss (HBT) para a determinação das dimensões aparentes do estado final do sistema formado em colisões pp. Três análises são feitas, onde tais dimensões são determinadas (i) em termos de um parâmetro invariante 'R IND. inv' ; (ii) nas direções transversal e longitudinal ao feixe, 'R IND. T' e 'R IND L', respectivamente; (iii) nas direções ao longo do feixe, parametrizada por 'R IND long', e em duas direções transversais a ele, correspondentes a 'R IND out', e 'R IND side'. Obseva-se que as dimensões aparentes do sistema formado em tais colisões dependem da multiplicidade de partículas carregadas no evento e do momento médio do par de partículas utilizadas na implementação do efeito HBT / Abstract: This work presents a femtoscopic study performed in proton-proton (pp) collisions at √s= 7 TeV with the Compact Muon Solenoid at the Large Hadron Collider. The study uses the Hanbury-Brown-Twiss (HBT) effect to estimate the apparent dimensions of the final-state sistem formed at pp collisions. Three analysis are presented, where such an apparent dimensions are determined (i) in tems of an invariant radius parameter, 'R IND. inv'; (ii) in the transversal and longitudinal directions with respect to the beam, 'R IND. T' and 'R IND L' and (iii) along three directions 'R IND out', 'R IND long' and 'R IND side'. It is observed that the apparent dimensions of the sistem formed in pp collisions depends on the charged multiplicity of the events and on the average momentum of the pair of particles used to implement HBT effect / Mestre