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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.43.2019.tde-28022019-100247
Documento
Autor
Nome completo
Henrique José Correia Zanoli
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2019
Orientador
Banca examinadora
Suaide, Alexandre Alarcon do Passo (Presidente)
Grassi, Frederique Marie Brigitte Sylvie
Padula, Sandra dos Santos
Pezzi, Rafael Peretti
Santos, Edivaldo Moura
Título em português
Anisotropia azimutal de elétrons de quarks pesados em colisões p-Pb no ALICE
Palavras-chave em português
anisotropia azimutal
LHC
plasma de quarks e gluons
quarks pesados
sistemas pequenos
Resumo em português
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.
Título em inglês
Azimuthal anisotropy of electrons from heavy quarks in p--Pb collisions with ALICE
Palavras-chave em inglês
azimuthal anisotropy
heavy quarks
LHC
quark-gluon plasma
small systems
Resumo em inglês
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.
 
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Thesisfinal.pdf (6.35 Mbytes)
Data de Publicação
2019-03-26
 
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