k_S^0, Λ, and ͞Λ, pT spectra in pp collisions at √s = 7 TeV, measured with the ALICE experiment at LHC

Abstract

This thesis presents a study of L, ¯L, and K0
s particle (generically referred to as V0 particles)
production measured by the ALICE experiment located at LHC, CERN, in protonproton
collisions at a center of mass collision energy of
p
s = 7 TeV. The particles are
reconstructed via their V0 decay topology, which can be done due to the excellent tracking
performance of the Time Projection Chamber detector. The V0 invariant yields, as
well as the pT dependence of the L/K0
s and ¯L/L ratios, are produced and analyzed. In
addition to being one of the first measurements of these particles in pp collisions at this
energy, the results are important as a reference for studies of lead-lead collisions, where
the yield and ratio dependencies of transverse momentum are expected to change due
to a recombination mechanism during the hadronization of the new quark matter state
created in heavy ion collisions: the quark gluon plasma.

Abstract (Swedish)

Populärvetenskaplig sammanfattning

Big Bang, Den Stora Smällen, är ett begrepp som de flesta av oss känner till; universums födelse som
har gett upphov till galaxer, svarta hål, solsystem, planeter – och ja, indirekt till livet och mänskligheten
själv. Långt innan allt detta skapades, bara några bråkdelar av en sekund efter Big Bang,
fanns inte den vanliga materien som vi är vana vid idag; det fanns inte ens atomer eftersom det inte
fanns några protoner och neutroner som kunde bygga upp en atomkärna. Precis efter Big Bang hade
universum en enormt hög temperatur, och det var inte förrän universum hade svalnat av som materia
kunde bildas.
Men någonting fanns. Vi tror att det under universums tidiga epok – innan materia bildades
– existerade kvark-gluon-plasma (QGP). Detta är ett tillstånd i vilket hadroners (en typ av partiklar
som består av kvarkar, t.ex. protoner och neutroner) inre beståndsdelar – kvarkar och gluoner – kan
röra sig fritt, vilket är omöjligt under normala förhållanden, d.v.s. när temperaturen och partikeldensiteten
är låg, eftersom den starka kraften som bärs av gluonerna – som påverkar både kvarkarna
och gluonerna själva – ökar när partiklarna kommer längre ifrån varandra (i motsatts till den elektromagnetiska
eller gravitionella kraften som minskar med ökat avstånd), och minskar alltså när
partiklarna är väldigt nära. Detta faktum betyder att kvarkar och gluoner binds samman och bildar
partiklar, och om någon omständighet skulle göra att kvarkarna inom en partikel skulle separeras, så
ser den starka kraften till att den energi som går åt till att separera kvarkarna istället används till att
bilda kvarkar och anti-kvarkar som den separerade kvarken kan bindas till. Alltså, under normala
förhållanden kan kvarkar och gluoner aldrig vara fria partiklar.
Med hjälp av kollisioner mellan hadroner kan man dock ändra dessa normala förhållanden. Genom
att accelerera tunga kärnor till en fart nära ljusets, och sedan kollidera två strålar av sådana partiklar,
kan väldigt höga temperaturer (liknande dem vid universums skapelse) och partikel-densiteter
bildas. Vid en sådan kollision genomgår vanlig materia en fasövergång till ett tillstånd där kvarkar
och gluoner kan anses fria eftersom den starka kraften upplevs bli väldigt svag och näst intill slutar
verka när kvarkarna och gluonerna befinner sig så nära varandra (kollisionen pressar ihop materien
i en mycket liten volym så att partikel-densiteten ökar). Detta är kvark-gluon-plasma.
För att ta reda på om QGP har bildats i kollisionen måste man veta vilka partiklar som har skapats
av den energi som blir tillgänglig när QGP:n svalnar av och upphör att existera. Vi tror nämligen att
det bildas olika mängder av vissa sorters partiklar då plasma har bildats, jämfört med om den inte
skulle ha bildats. Detta beror på att det väntas vara olika mängder av olika sorters kvarkar, vilka
kombineras ihop till andra partiklar än de som normalt formas. Informationen från kollisioner där
QGP inte väntas bildas är mycket viktig eftersom det används som referensdata som andra kollisioner
jämförs med.
Med "de som normalt formas" menas här de partiklar som bildas i kollisioner där QGP inte
förväntas bildas, t.ex. i kollisioner mellan protoner (som är mycket lättare, och har färre beståndsdelar,
jämfört med tunga kärnor). Det är detta som mitt arbete går ut på: att analysera data från högenergetiska
proton-proton-kollisioner vid ALICE-experimentet (A Large Ion Collider Experiment)
som är placerat vid partikelfysik-labbet CERN, Schweiz, där acceleratorn LHC (Large Hadron Collider)
finns. Analysen innebär att – på ett tämligen avancerat sätt – identifiera och bestämma antalet
L, ¯L och K0
s som har bildats vid kollisioner och se hur det antalet förändras med partiklarnas
rörelsemängd, vilket är viktigt att veta när man sedan ska analysera samma sak från kollisioner då
QGP har bildats.

• author: Richert, Tuva
• supervisor: Anders Oskarsson; Peter Christiansen
• organization: Department of Physics
• course: FYSM60 20111
• year: 2011
• type: H1 - Master's Degree (One Year)
• subject: Physics and Astronomy
• language: English
• id: 2155378
• date added to LUP: 2011-09-13 09:23:01
• date last changed: 2015-12-14 13:33:08