Etude de l'effet d'écrantage de couleur dans un plasma de quarks et de gluons sur les taux de production des quarkonia dans les collisions d'ions lourds auprès de l'expérience PHENIX.

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Rakotozafindrabe, Andry (2007) Etude de l'effet d'écrantage de couleur dans un plasma de quarks et de gluons sur les taux de production des quarkonia dans les collisions d'ions lourds auprès de l'expérience PHENIX. Doctorat LLR, LLR, EP/X p.273.

Autres Localisations: http://www.imprimerie.polytechnique.fr/Theses/Files/Rakotozafindrabe.pdf

Résumé

Les collisions d'ions lourds relativistes permettent d'étudier la production du plasma de quarks et de gluons (QGP), état dans lequel serait la matière hadronique au-delà d'une température de l'ordre de 200~MeV. Le $J/\psi$, état lié~$c\bar{c}$, est une des sondes utilisées pour observer le QGP. Son taux de production peut être modifié par divers effets en compétition: les effets nucléaires froids et ceux attendus en cas de production du QGP. Une suppression anormale du $J/\psi$ (au-delà des effets froids) a déjà été vue par l'expérience NA50 (SPS) dans les collisions Pb~+~Pb les plus centrales. L'expérience PHENIX (RHIC) poursuit cette étude à une énergie environ dix fois plus élevée.

Nous avons étudié la production du $J/\psi\to\mu^+\mu^-$ dans les collisions Cu~+~Cu effectuées en 2005 à une énergie de 200~GeV par paire de nucléons. Les résultats obtenus apportent des informations importantes sur les effets froids: ils permettent d'améliorer de manière significative la précision obtenue dans les collisions à petit nombre de nucléons participants, où le QGP ne peut être produit. Ils confirment la similitude des suppressions déjà observées au RHIC dans les collisions Au~+~Au et au SPS; ce constat restant à corroborer par des mesures plus précises des effets froids au RHIC. Les résultats combinés Au~+~Au et Cu~+~Cu mettent aujourd'hui en défaut la plupart des modèles théoriques, et pourraient favoriser l'hypothèse d'une production !
secondaire du $J/\psi$ dans le milieu (recombinaison).

Table des Matières

Introduction générale
Chapitre I: Introduction
I.1 Le plasma de quarks et de gluons (QGP): autour de la prédiction théorique
I.2 Les collisions relativistes d'ions lourds
I.3 Le J/psi comme sonde du milieu
Chap II: Production du J/psi et effets nucléaires froids
II.1 Production du J/psi
II.2 Effets nucléaires froids sur la production du J/psi
II.3 Conclusions
Chapitre III: Dispositif expérimental et acquisition des données
III.1 Le collisionneur et les expériences à RHIC
III.2 Vue d'ensemble de PHENIX
III.3 Détecteurs globaux
III.4 Spectromètres centraux
III.5 Spectromètres à muons
III.6 Système d'acquisition des données
Chapitre IV: Réduction, reconstruction des données et extraction du signal
IV.1 Sélection des données
IV.2 Reconstruction des données
IV.3 Extraction du signal
IV.4 Conclusion
Chapitre V: Corrections d'acceptance x efficacité (A.E)
V.1 Introduction
V.2 Les étapes nécessaires pour déterminer les corrections A.E
V.3 Reproductibilité et impact du MUIDLL1 sur les corrections A.E
V.4 Evaluation de A.E sur l'ensemble de la période de prise de données
V.5 Sources d'erreurs systématiques
V.6 Conclusion
Chapitre VI: Résultats et comparaison aux modèles
VI.1 Détermination du taux de production et du facteur de modification nucléaire du J/psi
VI.2 Résultats obtenus pour les collisions Cu+Cu
VI.3 Mise en relief des résultats dans le contexte expérimental actuel
VI.4 Comparaison aux modèles
VI.5 Conclusion
Chapitre VII: Conclusion générale
Appendice A: Modèle de Glauber, Npart, Ncoll
Appendice B: Corrections d'acceptance x d'efficacité: études menées avec le run de référence
Appendice C: Valeurs tabulées de A.E moyennées sur tout le Run 5 Cu+Cu
Appendice D: Modélisation des effets nucléaires froids

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