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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.43.2021.tde-13012022-145346
Documento
Autor
Nome completo
Hermann Franz Degenhardt
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2021
Orientador
Banca examinadora
Suaide, Alexandre Alarcon do Passo (Presidente)
Cosentino, Mauro Rogerio
Ducati, Maria Beatriz de Leone Gay
Hickman, Ignácio Alfonso de Bediaga e
Navarra, Fernando Silveira
Título em português
Estudo da produção de quarks pesados no experimento ALICE através de medidas de dieletron
Palavras-chave em português
dieletron
mecanismos de produção
quarks pesados
seção de choque
Resumo em português
Quarks pesados, como \textit{charm} e \textit{beauty}, são produzidos quase que exclusivamente através de processos de espalhamento duro iniciais, uma vez que suas massas são significativamente maiores do que o parâmetro de escala da Cromodinâmica Quântica (QCD). Isso os faz ferramentas singulares na caracterização de diferentes sistemas de colisões, já que experimentam toda a evolução dos produtos da colisão. Esse trabalho sumariza o estudo da produção de quarks pesados a partir de medidas de dieletrons em colisões proton-proton (pp) com energia de centro de massa de $\sqrt{s}$ = 13 TeV utilizando dados dos anos de 2016, 2017 e 2018 do experimento ALICE. A produção de quarks pesados foi estudada na rapidez intermediária ($|\eta|$ < 0.8) como função da massa invariante, parâmetro de impacto, correlação angular e momento transversal no intervalo de massa intermediário (1.1 - 2.7 \umass - IMR). As seções de choque de quarks pesados foram extraídas através de ajustes bidimensionais de dados de (\mee,\ptee) e (\dcaee,\ptee), utilizando simulações de Monte Carlo gerados a partir dos geradores de evento \py e \pow. As seções de choque extraídas são: \ccXSl = 1746 $\pm$ 116 (stat) $\pm$ 249 (sys) $\pm$ 134 (B.R.) $\mu$b e \bbXSl = 74.9 $\pm$ 5.7 (stat) $\pm$ 7.4 (sys) $\pm$ 4.5 (B.R.) $\mu$b para o \py e \ccXSl = 2378 $\pm$ 160 (stat) $\pm$ 376 (sys) $\pm$ 190 (B.R.) $\mu$b e \bbXSl = 55.2 $\pm$ 6.3 (stat) $\pm$ 3.6 (sys) $\pm$ 3.3 (B.R.) $\mu$b para o \pow. Os resultados obtidos neste trabalho são consistentes com resultados anteriores e apresentam uma maior precisão devido ao aumento da estatística dos dados analisados ($\approx$ 4x). As diferenças de resultados entre os geradores estão relacionados à diferenças cinemáticas na produção dos pares de elétrons entre os geradores. Neste trabalho também foram investigados os mecanismos de produção de quarks charm através de medidas de correlações angulares e momento transversal de dieletrons no IMR. As correlações angulares entre quarks pesados se mostraram profundamente correlacionadas com a distribuição de momento transversal do par, e um poder de discriminação similar entre os dois parâmetros foi encontrado. A análise sobre \dPhiee e \ptee observou frações similares para \textit{flavour creation}, \textit{flavour excitation} e \textit{gluon splitting} daqueles esperados pelo \py, considerando-se as incertezas.
Título em inglês
Study of the heavy-flavour production with the ALICE experiment through dielectron measurements
Palavras-chave em inglês
cross section
dielectron
heavy quarks
production mechanisms
Resumo em inglês
Heavy-quarks, i.e. charm and beauty, are produced almost exclusively via initial hard scattering processes since their (bare) mass are significantly larger than the Quantum ChromoDynamics (QCD) scale parameter. This makes them unique probes for the characterization of collision systems, since they experience the whole evolution of the product of the collision. The study of the heavy-flavour production in inelastic proton-proton (pp) collisions is crucial to provide vacuum reference when studying heavy-ion collisions and its effects. This work summarises the study of the heavy-flavour production from the measurements of dielectron pairs in pp collisions at $\sqrt{s}$ = 13 TeV using 2016 + 2017 + 2018 ALICE data. The heavy-flavour production is studied at midrapidity ($|\eta|$ < 0.8) as a function of the invariant mass, impact parameter, angular correlation and transverse momentum in the intermediate mass region (1.1 - 2.7 \umass - IMR). The heavy-flavour cross sections are extracted using 2D fits of the (\mee,\ptee) and (\dcaee,\ptee) data, using Monte Carlo templates generated by \py and \pow generators. The extracted cross sections are: \ccXSl = 1746 $\pm$ 116 (stat) $\pm$ 249 (sys) $\pm$ 134 (B.R.) $\mu$b and \bbXSl = 74.9 $\pm$ 5.7 (stat) $\pm$ 7.4 (sys) $\pm$ 4.5 (B.R.) $\mu$b for \py generator and \ccXSl = 2378 $\pm$ 160 (stat) $\pm$ 376 (sys) $\pm$ 190 (B.R.) $\mu$b and \bbXSl = 55.2 $\pm$ 6.3 (stat) $\pm$ 3.6 (sys) $\pm$ 3.3 (B.R.) $\mu$b for \pow generator. The results obtained in this work are consistent with previous published results but present a higher precision due to the improved statistics ($\approx$ 4x) of the analysis. The difference between the generators are related to differences in the dielectron acceptances between the generators. This work also investigated the production mechanisms of charm quarks by the measurements of the angular correlations and transverse momentum of dielectron pairs in the IMR. The angular correlations between heavy-flavour pairs are found to have a deep correlation with the pair transversal momentum, and a similar discrimination power between the two measurements are found. The analysis over \dPhiee and \ptee observed similar fractions of flavour creation, flavour excitation and gluon splitting as predicted by \py, within uncertainties.
 
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Thesis_HDegenhardt.pdf (23.73 Mbytes)
Data de Publicação
2022-01-26
 
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