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Understanding the spin structure of the nucleon can be considered as one of the fundamental goals in nuclear physics. Following the introduction of the quark model in 1964, the spin of the proton was naively explained by the alignment of spins of the valence quarks. However, in our current understanding, the valence quarks, sea quarks, gluons, and their possible orbital angular momentum are all expected to contribute to the overall spin of the proton. Despite this significant progress, our understanding of the individual spin contributions of quarks and antiquarks to the proton is not yet complete. Measurements of W± single spin asymmetries in longitudinally polarized proton-proton collisions at RHIC provides unique and clean access to the individual helicity distributions of light quarks and antiquarks of the proton. W± boson are produced through the annihilation of up + anti-down (anti-up + down) quarks and can be detected through their leptonic decays to electrons and anti-electron neutrinos (positrons and electron neutrinos). Due to maximal violation of parity during the production, W bosons couple to left-handed quarks and right-handed anti-quarks and hence offer direct probes of their respective helicity distributions in the nucleon. The STAR experiment at RHIC is well equipped to measure W decay electrons and positrons in longitudinally polarized p+p collisions, where only the charged lepton is observed in the final state with a large missing transverse energy opposite in azimuth due to the undetected neutrino. In this dissertation, the details of the analysis and the results of the longitudinal single spin asymmetry, AL, for W boson production at RHIC are presented. The total integrated luminosity of the data analyzed is 246 pb-1 with an average beam polarization of ~54%. The data are collected during 2013 in longitudinally polarized proton-proton collisions at √S =510 GeV by the STAR experiment at RHIC. The analysis includes the procedure, the results and the evaluation of the systematic uncertainty of the calibration of the STAR Barrel Electromagnetic Calorimeter which was performed coincident with the primary W AL analysis. The W AL analysis is discussed in terms of data QA, the reconstruction of W bosons via decayed electrons and positrons, and the estimation of the electroweak and QCD type background contributions. The reconstruction of W decay events includes the use of the Time Projection Chamber for the tracking purposes and the Barrel Electromagnetic Calorimeter for the identification and isolation of electron and poistron candidates by measuring their transverse energies in the calorimeter towers. Finally the results of AL for W+ (W-) are reported as a function of decay positron (electron) pseudo-rapidity, η, between -1 and +1. The theoretical predictions for the spin asymmetries calculated using recent polarized and unpolarized parton distribution functions, are compared with the measured values. / Physics

A large area time of flight (TOF) detector based on multi-gap resistive plate chamber (MRPC) technology has been developed for the STAR (Solenoidal Tracker at RHIC) experiment at the Relativistic Heavy Ion Collider at the Brookhaven National Laboratory, New York. The TOF detector replaces STAR's Central Trigger Barrel detector with 120 trays, each with 32 MRPCs. Each MRPC has 6 channels. The TOF detector improves by a factor of about 2 STAR's particle identification reach in transverse momenta and enhances STARs physics research program.

Thesis (Ph. D.)--Georgia State University, 2008. / Title from file title page. Xiaochun He, committee chair; William Nelson, Steven Manson, Brian Thoms, Douglas Gies, committee members. Description based on contents viewed Aug. 21, 2009. Includes bibliographical references (p. 104-108).

Submitted by Wagner Maciel Castilho (castilho.w@gmail.com) on 2017-12-05T10:53:57Z No. of bitstreams: 1 TeseWagner.pdf: 4189219 bytes, checksum: dbc77f46b31b8872c5aafe68d8a5b7d0 (MD5) / Approved for entry into archive by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br) on 2017-12-05T12:38:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 catilho_wm_dr_guara.pdf: 4189219 bytes, checksum: dbc77f46b31b8872c5aafe68d8a5b7d0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-05T12:38:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 catilho_wm_dr_guara.pdf: 4189219 bytes, checksum: dbc77f46b31b8872c5aafe68d8a5b7d0 (MD5) Previous issue date: 2017-11-10 / 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 resultante é uma função da centralidade, plano de evento e do momento transverso de acordo com os dados das colaborações PHENIX e STAR. Mostrou-se que a estrutura do duplo pico no away-side muda continuamente para um pico único com a redução na centralidade. Além disso, em relação à dependência do plano de eventos, a estrutura de duplo pico no away-side evolui para um pico único à medida que o ângulo azimutal das partículas gatilho se move do plano para o da direção fora do plano de eventos. Também foi mostrado que a estrutura resultante do away-side pode ser sensível ao esquema detalhado pelo método ZYAM, particularmente, a subtração do terceiro coeficiente harmônico. Por último, mas não menos importante, a magnitude da correlação diminuiu com o aumento do momento transversal das partículas associadas. Nossas análises apresentaram um acordo razoável com os dados experimentais publicados pela colaboração PHENIX e STAR do RHIC / 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 of centrality, event plane and transverse moment, in accordance with the data from the PHENIX and STAR Collaborations. It was shown that the double-peak structure in the away-side continually changes to a single peak as centrality decreases. In addition, concerning the event plane dependence, the double-peak structure in the away-side evolves into a single peak as the azimuthal angle of the trigger particles moves from the in-plane to the out-of-plane direction. It was also shown that the resultant away-side structure can be sensitive to the detailed schemes of the ZYAM method, particularly, to the subtraction of the third harmonic coefficient. Last but not least, the magnitude of the correlation was found to decrease with increasing transverse moment of the associated particles. Our analyses manifestly presented a reasonable agreement with the experimental data published by the PHENIX and STAR Collaborations

Orientador: Jun Takahashi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-11T10:25:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_RafaelDerradide_M.pdf: 5190148 bytes, checksum: 9951aed4d9ff0a2b1db393891c1ac465 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Reações nucleares envolvendo núcleos pesados em energia de colisão no limite relativístico são estudadas para conhecer as leis e características da matéria em condições extremas de energia e temperatura. Em uma colisão de núcleos pesados no regime relativístico, milhares de partículas são produzidas. Neste trabalho, estudamos a produção de partículas analisando os dados de colisões de íons pesados relativísticos, medidos pelo experimento STAR do acelerador RHIC, com uma abordagem estatístico-termodinâmica. Usando o formalismo grande-canônico, foram feitos estudos da dependência dos parâmetros termodinâmicos com o volume dos sistemas formados em colisões de íons de ouro ( 197 Au) nas energias de 62,4 e 200 GeV por par de núcleon e colisões de íons de cobre ( 63 Cu) na energia de 200 GeV por par de núcleon. Observou-se que o grau de equilíbrio do setor de estranheza é equivalente entre os sistemas criados em colisões centrais de íons de cobre e os criados em colisões periféricas de íons de ouro na energia de 200 GeV por par de núcleon. Também foi analisada a dependência dos parâmetros termodinâmicos com relação à rapidez das partículas produzidas na reação e os resultados mostraram um forte aumento dos potenciais químicos bariônico e de estranheza para as regiões longitudinais das distribuições de rapidez. Finalmente, foi verificada a dependência dos resultados obtidos em função da energia depositada na reação (ps N N), observando-se uma boa consistência com o comportamento geral de resultados de outros trabalhos encontrados na literatura / Abstract: Nuclear reactions in the relativistic regime are studied to understand the laws and characteristics of nature under extreme conditions of high energy density and temperature. In these collisions, a large number of particles is produced. In this work, we study the particle production mechanism using a statistical thermal approach analysing data measured by the STAR experiment at RHIC. Using a grand-canonical approach a study of the volume dependence of the thermodynamical parameters of the systems formed in gold-gold (197 Au ) collisions at 62.4 and 200 GeV per nucleon pair and copper-copper (63 Cu ) collisions at 200 GeV per nucleon pair was performed. This study showed that the equilibrium is indeed achieved and that, even in the strangeness sector, equilibrium is achieved in the case of most central gold-gold collisions. The dependence of the thermodyna-mical parameters on the particle rapidity was also analysed and the results showed an increase of the baryon and strange chemical potentials with rapidity. Finally, the dependence of the results on the energy deposited in the reaction was verified within a fairly good agreement with the general behaviour of results obtained in similar studies from literature / Mestrado / Física / Mestre em Física

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Orientador: Jun Takahashi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-11T10:21:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vasconcelos_GeraldoMagelaSeverino_M.pdf: 4363414 bytes, checksum: 50c5bd667b62ccab57088d6b77e1ec81 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: As colisões de íons pesados em energias relativísticas permitem estudar o comportamento da matéria nuclear em condições extremas de temperatura e alta densidade de energia. Nessas condições, espera-se uma transição de fase da matéria onde seria formado um estado de quarks e glúons livres, conhecido como Plasma de Quarks e Glúons (QGP). Com o objetivo de estudar a formação deste novo estado e suas características, o experimento STAR, situado no Laboratório Nacional de Brookhaven, Nova Iorque, mede vários canais observáveis das colisões de íons pesados. Uma das marcas da formação do QGP é o aumento da produção de estranheza. O objetivo deste trabalho foi estudar a produção dos bárions multi-estranhos X e W produzidos nas colisões de Cu+Cu com energia de 62,4 GeV=A no referencial do centro de massa (CM), medidos no experimento STAR. Foram obtidos os espectros de momento transverso dessas partículas e a partir deles foi extraída a abundância de produção por unidade de rapidez na região de rapidez central (dN=dy)y=0. A produção desses bárions foi comparada com os resultados de um outro sistema (Au+Au) na mesma energia para estudar a dependência da produção de estranheza em função do tamanho do sistema formado. Os resultados mostraram que a produção de estranheza cresce com o tamanho do sistema, e que este aumento é ligeiramente maior para o sistema de Cu+Cu do que Au+Au. Os resultados deste trabalho são inéditos e complementam um estudo sistemático da produção de estranheza. Também são importantes para a compreensão dos mecanismos de produção de estranheza em diferentes energias / Abstract: Relativistic heavy-ion collisions allow us to study the behavior of nuclear matter at extreme conditions of temperature and energy density. In these conditions, we expect a phase transition of matter where a free state of quarks and gluons would be formed, and that is known as Quark-Gluon Plasma (QGP). With the aim to study this new state of matter and its features, the STAR experiment was built at BNL (Brookhaven National Laboratory), New York. The STAR experiment measures many observables of heavy-ion collisions and in particular, the strangeness enhancement in QGP is of special interest. The aim of this work was the study of multi-strange baryon production, X and W , at collisions of Cu+Cu in the center of mass energy of 62.4 GeV=A measured at the STAR experiment. Transverse momentum spectra and integrated yields for X and W at mid-rapidity are presented in this work. We also compared Cu+Cu and Au+Au systems in order to study the dependence of strange particle production with the system size. The results showed that strangeness production enhances with the system size, and strange baryons yields in Cu+Cu are slightly larger than Au+Au for the same energy. The new results obtained here complement a systematic study of strangeness production in heavy ion collisions and are important to understand the strangeness particle production mechanism in different energies / Mestrado / Física Nuclear / Mestre em Física

Orientador: Jun Takahashi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-23T16:49:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_RafaelDerradide_D.pdf: 5902855 bytes, checksum: ef026256d77f665d1d9d346c08ad7ec8 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Nas colisões nucleares relativísticas, devido ao comportamento coletivo do sistema, é esperado que a anisotropia espacial inicial da região de uperposição entre os núcleos incidentes seja convertida em uma anisotropia final na distribuição de momento das partículas produzidas. Em particular, o coeficiente de fluxo elíptico, dado pelo segundo harmônico (v2) da decomposição de Fourier da distribuição azimutal das partículas finais produzidas, é um observável sensível à anisotropia geométrica inicial. Neste trabalho, estudamos o comportamento do coeficiente v2 obtido a partir de eventos gerados com o código de evolução hidrodinâmica NeXSPheRIO simulando colisões Au+Au a (SNN)1/2 = 200 GeV. O NeXSPheRIO permite o controle da condição inicial, da evolução hidrodinâmica e gera as partículas finais como em um evento real. Portanto, foi possível aplicar as mesmas técnicas de análise de dados utilizadas experimentalmente. Estudamos os efeitos de flutuações na condição inicial no observável v2 e testamos alguns observáveis experimentais propostos que seriam sensíveis a estas flutuações. Como os observáveis também são sensíveis a outros tipos de correlações, geralmente chamadas de non-flow, e considerando que a maior contribuição pode vir de jatos de partículas gerados nessas colisões, estudamos os efeitos de jatos nesses observáveis. Construímos um modelo simplificado de duas componentes a partir da superposição de eventos NeXSPheRIO, com eventos de colisões p+p produzidos pelo gerador de eventos Pythia. Resultados deste modelo descrevem melhor a dependência de v2 com o momento transversal quando comparados com dados experimentais. Determinamos também que, ao contrário do que se esperava, os observáveis sensíveis à flutuação na condição inicial são pouco afetados pela inclusão dos jatos. Este resultado sugere que os efeitos de non-flow, como considerados aqui, são desprezíveis nas medidas de flutuações de v2, indicando que os resultados obtidos pelos experimentos sejam dominados pelas flutuações da condição inicial / Abstract: Due to the collective behavior of the system created in relativistic nuclear collisions, it is expected that the initial spatial anisotropy of the overlap region between the two incoming nuclei converts into an anisotropy of the momentum distribution of the outgoing particles. In particular, the elliptic flow coefficient, which is given by the second harmonic (v2) of the Fourier decomposition of the final particle azimuthal distribution, is an observable sensitive to the initial geometric anisotropy. In this work, we studied the behavior of the elliptic flow coefficient obtained from events generated using the hydrodynamic-based code NeXSPheRIO for Au+Au collisions at (SNN)1/2= 200 GeV. The NeXSPheRIO code allows the control of the initial condition, the hydrodynamic evolution and produces the outgoing particles just like in a real event. Therefore, it was possible to apply the same data analysis techniques used experimentally. We studied the effects of initial condition fluctuations on flow observables and tested some experimental observables thought to be sensitive to the fluctuations. Since these observables are also sensitive to other types of correlations, usually referred to as non-flow, and considering that the major contribution to them may come from jets of particles generated in the collision, we also studied the effects of jets on these observables. A simplified two-component model was built by superimposing events produced with the NeXSPheRIO code and p+p collision events produced with the Pythia event generator. Results from our model present a better description of the ?2 dependence with transverse momentum when compared to experimental data. Also, opposite to what was expected, the observables sensitive to the fluctuations are not much sensitive to the inclusion of jets. This result may suggest that the contribution of non-flow, as considered here, is negligible in the observed flow fluctuations measurement, which indicates that the values observed in the experiments are mainly dominated by fluctuations from the initial condition / Doutorado / Física / Doutor em Ciências