Neste trabalho de tese investigamos o papel de dinâmica perturbativa e não-perturbativa da Cromodinâmica Quântica, a teoria das interações fortes, em processos de produção de quarks pesados e de quarkonium-estados ligados de um par de quarks pesados. Um aspecto importante na produção de quarks pesados consiste no tratamento de ordens mais altas em QCD perturbativa, que abordamos por meio de elementos de matriz QCD em segunda ordem dominante (NLO) e através de um gerador de eventos Monte Carlo, mais útil fenomenologicamente, onde a produção perturbativa de pares Q Q e obtida utilizando elementos de matriz em ordem dominante e a aproximação de chuveiros partônicos de processos em ordens mais altas. Os processos suaves formando estados ligados de quarkonium são descritos em termos do modelo de evaporação de cor (CEM), ou alternativamente através do modelo de interações suaves de cor (SCI) e do modelo da lei das áreas generalizado (GAL). Neste trabalho, calculamos as distribuições em xF e p? para o J= e 0 em hadroprodução em alvo xo e no colisionador p p do Tevatron. Outros observáveis como a seção de choque total para J= , 0 e charme aberto tamb em são reproduzidos. Além disso, extrapolamos os modelos para descrever a produção de J= e no futuro colisionador LHC, onde as taxas de produção de J= estão at e uma ordem de magnitude acima de outra predição da literatura, o qual pode implicar em J= ser um ru do não negligenciável para estudos de violação da simetria CP no LHC. Além disso, com o objetivo de descrever as taxas de produção relativas entre os vários estados de charmonium, desenvolvemos um modelo para o mapeamento do espectro contínuo de massas do par c c produzido perturbativamente, nas ressonâncias de charmonium, onde introduzimos uma correlação entre a massa invariante do par produzido perturbativamente e a massa física do estado de charmonium. Outra abordagem importante ao estudo dos aspectos perturbativos e não-perturbativos da QCD na produção de quarks pesados e o formalismo de fatorização k?, o qual investigamos em processos de fotoprodução de charme e bottom, com ênfase em resultados de um modelo de saturação. Efeitos de evolução DGLAP tamb em são estudados, considerando a derivada da distribuição de glíuons. Analisamos em detalhe seções de choque totais e distribuições em pT , mostrando as regiões de validade de cada descrição. Através do estudo de vários aspectos perturbativos e não-perturbativos da QCD, este trabalho de tese contribui para um melhor entendimento da conexão entre essas duas dinâmicas.

Neste trabalho de tese investigamos o papel de dinâmica perturbativa e não-perturbativa da Cromodinâmica Quântica, a teoria das interações fortes, em processos de produção de quarks pesados e de quarkonium-estados ligados de um par de quarks pesados. Um aspecto importante na produção de quarks pesados consiste no tratamento de ordens mais altas em QCD perturbativa, que abordamos por meio de elementos de matriz QCD em segunda ordem dominante (NLO) e através de um gerador de eventos Monte Carlo, mais útil fenomenologicamente, onde a produção perturbativa de pares Q Q e obtida utilizando elementos de matriz em ordem dominante e a aproximação de chuveiros partônicos de processos em ordens mais altas. Os processos suaves formando estados ligados de quarkonium são descritos em termos do modelo de evaporação de cor (CEM), ou alternativamente através do modelo de interações suaves de cor (SCI) e do modelo da lei das áreas generalizado (GAL). Neste trabalho, calculamos as distribuições em xF e p? para o J= e 0 em hadroprodução em alvo xo e no colisionador p p do Tevatron. Outros observáveis como a seção de choque total para J= , 0 e charme aberto tamb em são reproduzidos. Além disso, extrapolamos os modelos para descrever a produção de J= e no futuro colisionador LHC, onde as taxas de produção de J= estão at e uma ordem de magnitude acima de outra predição da literatura, o qual pode implicar em J= ser um ru do não negligenciável para estudos de violação da simetria CP no LHC. Além disso, com o objetivo de descrever as taxas de produção relativas entre os vários estados de charmonium, desenvolvemos um modelo para o mapeamento do espectro contínuo de massas do par c c produzido perturbativamente, nas ressonâncias de charmonium, onde introduzimos uma correlação entre a massa invariante do par produzido perturbativamente e a massa física do estado de charmonium. Outra abordagem importante ao estudo dos aspectos perturbativos e não-perturbativos da QCD na produção de quarks pesados e o formalismo de fatorização k?, o qual investigamos em processos de fotoprodução de charme e bottom, com ênfase em resultados de um modelo de saturação. Efeitos de evolução DGLAP tamb em são estudados, considerando a derivada da distribuição de glíuons. Analisamos em detalhe seções de choque totais e distribuições em pT , mostrando as regiões de validade de cada descrição. Através do estudo de vários aspectos perturbativos e não-perturbativos da QCD, este trabalho de tese contribui para um melhor entendimento da conexão entre essas duas dinâmicas.

Neste trabalho de tese investigamos o papel de dinâmica perturbativa e não-perturbativa da Cromodinâmica Quântica, a teoria das interações fortes, em processos de produção de quarks pesados e de quarkonium-estados ligados de um par de quarks pesados. Um aspecto importante na produção de quarks pesados consiste no tratamento de ordens mais altas em QCD perturbativa, que abordamos por meio de elementos de matriz QCD em segunda ordem dominante (NLO) e através de um gerador de eventos Monte Carlo, mais útil fenomenologicamente, onde a produção perturbativa de pares Q Q e obtida utilizando elementos de matriz em ordem dominante e a aproximação de chuveiros partônicos de processos em ordens mais altas. Os processos suaves formando estados ligados de quarkonium são descritos em termos do modelo de evaporação de cor (CEM), ou alternativamente através do modelo de interações suaves de cor (SCI) e do modelo da lei das áreas generalizado (GAL). Neste trabalho, calculamos as distribuições em xF e p? para o J= e 0 em hadroprodução em alvo xo e no colisionador p p do Tevatron. Outros observáveis como a seção de choque total para J= , 0 e charme aberto tamb em são reproduzidos. Além disso, extrapolamos os modelos para descrever a produção de J= e no futuro colisionador LHC, onde as taxas de produção de J= estão at e uma ordem de magnitude acima de outra predição da literatura, o qual pode implicar em J= ser um ru do não negligenciável para estudos de violação da simetria CP no LHC. Além disso, com o objetivo de descrever as taxas de produção relativas entre os vários estados de charmonium, desenvolvemos um modelo para o mapeamento do espectro contínuo de massas do par c c produzido perturbativamente, nas ressonâncias de charmonium, onde introduzimos uma correlação entre a massa invariante do par produzido perturbativamente e a massa física do estado de charmonium. Outra abordagem importante ao estudo dos aspectos perturbativos e não-perturbativos da QCD na produção de quarks pesados e o formalismo de fatorização k?, o qual investigamos em processos de fotoprodução de charme e bottom, com ênfase em resultados de um modelo de saturação. Efeitos de evolução DGLAP tamb em são estudados, considerando a derivada da distribuição de glíuons. Analisamos em detalhe seções de choque totais e distribuições em pT , mostrando as regiões de validade de cada descrição. Através do estudo de vários aspectos perturbativos e não-perturbativos da QCD, este trabalho de tese contribui para um melhor entendimento da conexão entre essas duas dinâmicas.

Neste trabalho, nós estudamos a hadroprodução de charmonium em experimentos de alvo fixo com os três modelos: modelo de singleto de cor (CSM), modelo de evaporação de cor (CEM) e QCD não relativística (NRQCD). Os ajustes feitos aos dados experimentais nos permitiram concluir que o CSM subestima o valor da seção de choque de produção dos estados de charmonium J/ e (2S) e, portanto, não descreve adequadamente a hadroprodução nestes casos. Os modelos CEM e NRQCD por outro lado descreveram satisfatoriamente os dados, no entanto, o fato dos resultados experimentais possuírem grandes incertezas não nos permitiu comparar diretamente os dois modelos e desta forma concluir qual dos dois é mais adequado. / ln this work we evaluate the charmonium production at fixed-target experiments with three different models: the color singlet model (CSM), the color evaporation model (CEM) and the nonrelativistic quantum chromodynamics (NRQCD). We verify that the results of CSM under-preditcs the production cross-section for J / and (2S), thus, in this case, the CSM is an inadequate model. In addition, we find that the two models CEM and NRQCD satisfactorily predict the charmonium hadro-production. However, due to the fact that the experimental uncertainties are large we can not compare the two models.

Neste trabalho, nós estudamos a hadroprodução de charmonium em experimentos de alvo fixo com os três modelos: modelo de singleto de cor (CSM), modelo de evaporação de cor (CEM) e QCD não relativística (NRQCD). Os ajustes feitos aos dados experimentais nos permitiram concluir que o CSM subestima o valor da seção de choque de produção dos estados de charmonium J/ e (2S) e, portanto, não descreve adequadamente a hadroprodução nestes casos. Os modelos CEM e NRQCD por outro lado descreveram satisfatoriamente os dados, no entanto, o fato dos resultados experimentais possuírem grandes incertezas não nos permitiu comparar diretamente os dois modelos e desta forma concluir qual dos dois é mais adequado. / ln this work we evaluate the charmonium production at fixed-target experiments with three different models: the color singlet model (CSM), the color evaporation model (CEM) and the nonrelativistic quantum chromodynamics (NRQCD). We verify that the results of CSM under-preditcs the production cross-section for J / and (2S), thus, in this case, the CSM is an inadequate model. In addition, we find that the two models CEM and NRQCD satisfactorily predict the charmonium hadro-production. However, due to the fact that the experimental uncertainties are large we can not compare the two models.

Heavy-ion collisions are a powerful tool to study hot and dense QCD matter, the so-called Quark Gluon Plasma (QGP). Since heavy quarks (charm and beauty) are dominantly produced in the early stages of the collision, they experience the complete evolution of the system. Measurements of electrons from heavy-flavour hadron decay is one possible way to study the interaction of these particles with the QGP. With ALICE at LHC, electrons can be identified with high efficiency and purity. A strong suppression of heavy-flavour decay electrons has been observed at high $p_{m T}$ in Pb-Pb collisions at 2.76 TeV. Measurements in p-Pb collisions are crucial to understand cold nuclear matter effects on heavy-flavour production in heavy-ion collisions. The spectrum of electrons from the decays of hadrons containing charm and beauty was measured in p-Pb collisions at $\\sqrt = 5.02$ TeV. The heavy flavour decay electrons were measured by using the Time Projection Chamber (TPC) and the Electromagnetic Calorimeter (EMCal) detectors from ALICE in the transverse-momentum range $2 < p_ < 20$ GeV/c. The measurements were done in two different data set: minimum bias collisions and data using the EMCal trigger. The non-heavy flavour electron background was removed using an invariant mass method. The results are compatible with one ($R_ \\approx$ 1) and the cold nuclear matter effects in p-Pb collisions are small for the electrons from heavy-flavour hadron decays. / Colisões de íons pesados relativísticos é uma ferramenta poderosa para se estudar o plasma de quarks e glúons (QGP). Quarks pesados ({\\it charm} e {\\it beauty}) são produzidos nos estágios iniciais da colisão e participam da evolução completa do sistema. Medidas de elétrons provenientes de quarks pesados é uma das possíveis formas de se estudar a interação destas partículas com o QGP. Utilizando o detetor ALICE do LHC, elétrons podem ser identificados com alta eficiência e boa pureza. Uma forte supressão de elétrons provenientes de quarks pesados foi observada em alto $p_$ em colisões de Pb-Pb a 2.76 TeV. Medidas do mesmo observável em colisões p-Pb são cruciais para se entender os efeitos da matéria nuclear fria na produção de tais partículas. O espectro de elétrons provenientes de hádrons que contêm {\\it charm} ou {\\it beauty} foi medido em colisões p-Pb a $\\sqrt = 5.02$ TeV. Os elétrons foram identificados utilizando o {\\it Time Projection Chamber} (TPC) e o {\\it Electromagnetic Calorimeter} (EMCal) do detetor ALICE, no intervalo de momento transversal de $2 < p_ < 20$ GeV/c. As medidas foram realizadas utilizando dois diferentes conjunto de dados: colisões de mínima tendenciosidade ({\\it minimum bias (MB)}) e colisões tomadas utilizando o trigger do EMCal. Os elétrons de fundo foram removidos utilizando um método de massa invariante. Os resultados são compatíveis com a unidade ($R_ \\approx$ 1) e os efeitos da matéria nuclear fria são pequenos para elétrons provenientes de quarks pesados.

Heavy-ion collisions are a powerful tool to study hot and dense QCD matter, the so-called Quark Gluon Plasma (QGP). Since heavy quarks (charm and beauty) are dominantly produced in the early stages of the collision, they experience the complete evolution of the system. Measurements of electrons from heavy-flavour hadron decay is one possible way to study the interaction of these particles with the QGP. With ALICE at LHC, electrons can be identified with high efficiency and purity. A strong suppression of heavy-flavour decay electrons has been observed at high $p_{m T}$ in Pb-Pb collisions at 2.76 TeV. Measurements in p-Pb collisions are crucial to understand cold nuclear matter effects on heavy-flavour production in heavy-ion collisions. The spectrum of electrons from the decays of hadrons containing charm and beauty was measured in p-Pb collisions at $\\sqrt = 5.02$ TeV. The heavy flavour decay electrons were measured by using the Time Projection Chamber (TPC) and the Electromagnetic Calorimeter (EMCal) detectors from ALICE in the transverse-momentum range $2 < p_ < 20$ GeV/c. The measurements were done in two different data set: minimum bias collisions and data using the EMCal trigger. The non-heavy flavour electron background was removed using an invariant mass method. The results are compatible with one ($R_ \\approx$ 1) and the cold nuclear matter effects in p-Pb collisions are small for the electrons from heavy-flavour hadron decays. / Colisões de íons pesados relativísticos é uma ferramenta poderosa para se estudar o plasma de quarks e glúons (QGP). Quarks pesados ({\\it charm} e {\\it beauty}) são produzidos nos estágios iniciais da colisão e participam da evolução completa do sistema. Medidas de elétrons provenientes de quarks pesados é uma das possíveis formas de se estudar a interação destas partículas com o QGP. Utilizando o detetor ALICE do LHC, elétrons podem ser identificados com alta eficiência e boa pureza. Uma forte supressão de elétrons provenientes de quarks pesados foi observada em alto $p_$ em colisões de Pb-Pb a 2.76 TeV. Medidas do mesmo observável em colisões p-Pb são cruciais para se entender os efeitos da matéria nuclear fria na produção de tais partículas. O espectro de elétrons provenientes de hádrons que contêm {\\it charm} ou {\\it beauty} foi medido em colisões p-Pb a $\\sqrt = 5.02$ TeV. Os elétrons foram identificados utilizando o {\\it Time Projection Chamber} (TPC) e o {\\it Electromagnetic Calorimeter} (EMCal) do detetor ALICE, no intervalo de momento transversal de $2 < p_ < 20$ GeV/c. As medidas foram realizadas utilizando dois diferentes conjunto de dados: colisões de mínima tendenciosidade ({\\it minimum bias (MB)}) e colisões tomadas utilizando o trigger do EMCal. Os elétrons de fundo foram removidos utilizando um método de massa invariante. Os resultados são compatíveis com a unidade ($R_ \\approx$ 1) e os efeitos da matéria nuclear fria são pequenos para elétrons provenientes de quarks pesados.

Um novo estado, o Plasma Quark-Gluon (QGP), é formado quando a matéria comum formada por hadrons é submetida a condições extremas de temperatura e/ou densidade. Acredita-se que esse estado esteja presente nos primeiros momentos do universo e que seja relevante para entender propriedades da cromodinâmica quântica. O QGP é criado e caracterizado em aceleradores de partículas por meio de colisões de íons pesados. No entanto, uma estrutura alongada em psedorapidez (\\textit{double ridge}) na distribuição da correlação angular entre duas partículas foi encontrada em sistemas pequenos, como pp e p--Pb. Essa estrutura assemelha-se àquela observada nas colisões com íons pesados, onde sua interpretação está ligada ao comportamento coletivo que gera uma anisotropia azimutal nos produtos finais das colisões. Essa estrutura não era esperada em sistemas pequenos e sua interpretação física ainda está em debate, em particular no que diz respeito ao papel da hidrodinâmica e das condições iniciais. Uma medida para este efeito com partículas provenientes de quarks pesados ainda não haviam sido realizadas no momento em que este trabalho foi iniciado e esta medida poderia esclarecer questões sobre as diferentes interpretações. Os quarks pesados são uma sonda interessante caso o QGP seja formado devido ao seu tempo de formação inicial, reagindo a toda a evolução do meio. Neste trabalho, os quarks pesados são estudados medindo-se os elétrons provenientes dos decaimentos semi-leptônicos de hádrons que contêm quarks \\textit{charm} ou \\textit{beauty} e outros quarks leves (\\textit{open heavy flavor}). Os hadrons não são reconstruídos e usa-se um método de extração de sinal para remover elétrons de outras fontes. As correlações angulares de elétrons de decaimento de hadrons de quarks pesados com partículas carregadas em colisões de p--Pb a $\\sqrt{s_{m NN}}$ = 5,02 TeV medidos com o experimento ALICE em rapidez central ($ | \\eta | <0,8 $) são apresentadas. As distribuições mostram sinais de anisotropias azimutais que são quantificadas pelo coeficiente $ v_2 $. O $ v_2 $ para elétrons provenientes de quarks pesados é positivo com mais de $ 5 \\sigma $ de significância, fornecendo uma forte indicação de anisotropias azimutais similares ao \\textit{double ridge} para partículas contendo quarks pesados em colisões de alta multiplicidade de p--Pb. Esta é a primeira medida do $ v_2 $ para elétrons vindos de quarks pesados em colisões p--Pb. / A new state of mater, the Quark-Gluon Plasma (QGP), is formed when the ordinary hadronic matter is put under extreme temperature and/or density conditions. This state is believed to be present in the first moments of the universe and it is relevant to understand properties of the quantum chromodynamics. The QGP is created and characterized in particle accelerators by colliding heavy ions. However, a double-ridge long-range structure in the two-particle azimuthal correlation distribution was found in small systems, such as pp and p--Pb. This structure resembles the one observed in heavy-ion collisions, where its interpretation is linked to collective behavior that generates an azimuthal anisotropy in the final products of the collisions. This structure was not expected in small systems and its physical interpretation is still in debate, in particular regarding the role of hydrodynamics and initial conditions. A measurement for this effect with particles coming from heavy quarks was not done by the time this work started and this measurement could shed light into the different interpretations. Heavy quarks are an interesting probe in case the QGP is formed due to their early formation time, experiencing the whole evolution of the medium. In this work, heavy quarks are examined by measuring electrons originating from the semi-leptonic decays of hadrons that contain a heavy quark (charm or beauty) and other light quarks (open heavy flavor). The hadrons are not reconstructed and a signal extraction method is used to remove electrons from other sources. The azimuthal angular correlations of heavy-flavour hadron decay electrons with charged particles in p--Pb collisions at $\\sqrt{s_{m NN}}$ = 5.02 TeV measured with ALICE detector at mid-rapidity ($|\\eta| < 0.8$) are studied. The distributions show signs of azimuthal anisotropies which are quantified by the $v_2$ coefficient. The $v_2$ for heavy-flavor electrons is found to be positive with more than $5\\sigma$ significance, providing very strong indication of long-range azimuthal anisotropies for heavy-flavour particles in high multiplicity p--Pb collisions. This is the first measurement of the $v_2$ for electrons coming from heavy-flavor hadron decays in p--Pb collisions.

In this thesis it is performed the measurement of electrons from heavy-flavor hadron decays, with the use of the ALICE detector, at LHC. Two analysis are performed. The first one consists in the measurement of the invariant cross section of electrons from open heavy-flavor (charm or beauty) hadron decays in pp collisions at s = 13 TeV, the largest center of mass energy generated by LHC up to now, in the transverse momentum interval 0.5 < pT < 4 GeV/c. The experimental cross-section is compared to the pQCD-based prediction given by FONLL, and it sits on the upper edge of the theoretical uncertainty band over the full momentum range. The ratios between this experimental result and the equivalent measurements performed at lower center of mass energy have the potential to bring constrains to the FONLL calculation. The second analysis consists in the measurement of the nuclear modification factor, RAA , of electrons from beauty-hadron decays in the 10% most central Pb-Pb collisions at sNN = 5.02 TeV, in the interval 2 < pT < 8 GeV/c. Electrons from beauty-hadron decays are extracted from the inclusive electron yield via fits to the impact parameter distribution using templates of electrons from different sources, obtained from Monte Carlo simulations. This measurement allows to probe the energy loss of beauty quarks when traversing the Quark-Gluon-Plasma (QGP), a color-deconfined medium produced in relativistic heavy-ion collisions. A suppression of about 40-50% is observed on the RAA for pT > 3 GeV/c and it is consistent, over the full momentum range and within experimental uncertainties, with the prediction of pQCD-based models that describe a mass-dependent energy loss of the heavy-quarks while traversing the QGP, interacting with its constituents via radiative and collisional processes. This analysis brings significant improvement of the experimental uncertainties with respect to the equivalent measurement performed with the run 1 data and consists in an important step in the study of the mass-dependence of the energy loss of heavy quarks inside the QGP at low pT . / Nessa tese é feita a medida de elétrons provenientes do decaimento de hadrons que contêm quarks pesados (charm ou beauty), com o uso dos detectores do experimento ALICE, no LHC. Duas análises são realizadas. A primeira consiste na medida da seção de choque invariante de elétrons provenientes do decaimento de hadrons que contêm quarks charm ou beauty em colisões pp a s = 13 TeV, a maior energia de centro de massa gerada pelo LHC até então, na região de momento transversal 0.5 < pT < 4 GeV/c. Esse resultado é comparado com a previsão dada pelo FONLL (calculo baseado em QCD perturbativa) e se situa no limite superior da incerteza teórica, sobre toda a faixa de momento. As razões entre este resultado experimental e medidas equivalentes realizadas em mais baixa energia podem trazer informações importantes para tornar o cálculo teórico mais preciso. A segunda análise consiste na medida do fator de modificação nuclear, RAA , de elétrons provenientes do decaimento de hadrons que contêm quarks beauty, em colisões centrais de Pb-Pb a sNN = 5.02 TeV, no intervalo 2 < pT < 8 GeV/c. Elétrons provenientes de hadrons que contêm quarks beauty são extrados do conjunto de elétrons inclusivos a partir do ajuste da distribuição do parâmetro de impacto com templates de elétrons de diferentes fontes, extrados de simulações de Monte Carlo. Essa medida permite estudar a perda de energia dos quarks beauty ao atravessarem o Plasma de Quarks e Glúons (QGP), produzido em colisões entre ons pesados em altas energias. É observada uma supressão de 40-50% no RAA medido para pT > 3 GeV/c e esta é consistente, sobre toda a faixa de p T , com a previsão de modelos baseados em pQCD, que descrevem a perda de energia dos quarks pesados via processos elásticos e inelásticos com os constituintes do QGP, de maneira dependente da massa. Este resultado possui incertezas experimentais significativamente menores com relação à medida realizada com dados do run 1 e consiste num importante passo no estudo da dependência em massa da perda de energia dos quarks pesados no QGP em baixo pT .