Advanced

Production of J/Ψ mesons in p–Pb collisions at the Large Hadron Collider

Petersson Sjögren, Madeleine LU (2015) FYSK01 20151
Department of Physics
Particle Physics
Abstract
Data from p–Pb collisions reconstructed with the ALICE experiment at √s = 5.02 TeV is analyzed to study J/Ψ production (a possible Quark Gluon Plasma signal) in different pT ranges. Results obtained by studying the invariant mass distribution via the dielectron decay channel show a significant J/Ψ yield from approximately pT > 2 GeV/c with statistics up to about 10 GeV/c. The signal is observed via Unlike-Sign pairs, and the combinatorial background is estimated via Like-Sign pairs.
Popular Abstract (Swedish)
Partikelfysik eller högenergifysik är studiet av de minsta partiklarna i all materia: elementarpartiklarna och deras växelverkan med varandra. Högenergifysikforskning bedrivs framför allt genom att accelerera partiklar till höga energier och låta dem kollidera, antingen med ett fixerat mål eller med en annan skur av partiklar. Kärnfysik å andra sidan är studiet av de tunga atomkärnorna som består av mindre partiklar. Mixar man högenergifysik med kärnfysik får man tungjonsfysik där man studerar beteendet hos kärnmateria i energiregimer typiska för högenergifysik.

Den centrala teorin för partikel- och tungjonsfysik är Standardmodellen. Denna teori delar upp de kända elementarpartiklarna som all materia är uppbyggd av i tre olika familjer.... (More)
Partikelfysik eller högenergifysik är studiet av de minsta partiklarna i all materia: elementarpartiklarna och deras växelverkan med varandra. Högenergifysikforskning bedrivs framför allt genom att accelerera partiklar till höga energier och låta dem kollidera, antingen med ett fixerat mål eller med en annan skur av partiklar. Kärnfysik å andra sidan är studiet av de tunga atomkärnorna som består av mindre partiklar. Mixar man högenergifysik med kärnfysik får man tungjonsfysik där man studerar beteendet hos kärnmateria i energiregimer typiska för högenergifysik.

Den centrala teorin för partikel- och tungjonsfysik är Standardmodellen. Denna teori delar upp de kända elementarpartiklarna som all materia är uppbyggd av i tre olika familjer. Förutom materiepartiklarna berättar teorin om Bosonerna, som är bärare av de fundamentala krafterna: Starka, Elektromagnetiska och Svaga kraften. Var materie-familj består av två kvarkar och två leptoner. Kvarkarna är de minsta beståndsdelarna som bygger upp mer komplexa partiklar och deras namn är Upp, Ned, Charm, Sär, Topp och Botten. De är alla färgladdade och hålls samman av bosontypen gluoner för att bilda sammansatta partiklar: hadroner. Vidare är bosontypen foton ansvarig för förmedlandet av den elektromagnetiska kraften medan den svaga kraften förmedlas av Z0 och W+/- bosoner. Leptonerna är elektroner, myoner och tauoner, som alla bär elektrisk laddning, och deras vardera associerade neutrala neutrino. För var partikel i teorin finns även en antipartikel. Två välkända hadroner är protonen och neutronen. De består av tre kvarkar var som fästes i varandra med hjälp av gluonerna. Kärnor inuti atomer är i sin tur sammansatta av flera protoner och neutroner.

Några av världens allra största laboratorier används för studiet av dessa stora kärnor och elementära partiklar, så kallade partikelacceleratorer. Idag finns partikelacceleratorer runt om i världen vid olika forskningscentra och en av de mest kända är the Large Hadron Collider (LHC) vid forskningcentrat CERN i centrala Europa. För att ta reda på hur materian i kärnorna, eller de elementära partiklarna beter sig studeras utkomsten av partikelkollisionerna. För detta ändamål har stora detektorer byggts för att detektera och rekonstruera händelseförloppet hos kollisionerna och de partiklar och sönderfallsprodukter som bildas. När tunga kärnor kolliderar har man funnit att ett alldeles speciellt tillstånd av materia bildas, ett så kallat Kvark-Gluon Plasma. Tillståndet utmärker sig genom att kvarkar och gluoner befinner sig i ett friare tillstånd, som man vill studera ytterligare. Man tror att det var just detta tillstånd som var det dominanta under en kort stund vid universums skapelse, precis efter Big Bang!

Den marginala utbredningen och den korta livslängden hos Kvark Gluon Plasmat gör det omöjligt att detektera direkt. För att säkerställa dess existens och identifiera dess egenskaper försöker man mäta olika Kvark-Gluon Plasma signaler. En möjlig sådan signal är produktionen av J/ψ partiklar relativt vad som observerats i proton-proton kollisioner.J/ ψ partikeln är en hadron sammansatt av en charm och en anti-charm kvark. I denna uppsats har proton-kärna kollisioner analyserats för att studera produktionen av J/ ψ partikeln. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Petersson Sjögren, Madeleine LU
supervisor
organization
course
FYSK01 20151
year
type
M2 - Bachelor Degree
subject
keywords
particle physics, heavy-ion collisions, Quark Gluon Plasma, J/Ψ production
language
English
id
5472599
date added to LUP
2015-06-16 16:19:48
date last changed
2015-06-18 14:04:26
@misc{5472599,
  abstract     = {Data from p–Pb collisions reconstructed with the ALICE experiment at √s = 5.02 TeV is analyzed to study J/Ψ production (a possible Quark Gluon Plasma signal) in different pT ranges. Results obtained by studying the invariant mass distribution via the dielectron decay channel show a significant J/Ψ yield from approximately pT > 2 GeV/c with statistics up to about 10 GeV/c. The signal is observed via Unlike-Sign pairs, and the combinatorial background is estimated via Like-Sign pairs.},
  author       = {Petersson Sjögren, Madeleine},
  keyword      = {particle physics,heavy-ion collisions,Quark Gluon Plasma,J/Ψ production},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Production of J/Ψ mesons in p–Pb collisions at the Large Hadron Collider},
  year         = {2015},
}