Advanced

Elliptic Flow Studies using Event Shape Engineering in Pb-Pb Collisions at ALICE

Lydahl, Rickard LU (2017) FYSM30 20162
Department of Physics
Particle Physics
Abstract
Inn ultra-relativistic heavy-ion collisions, QCD matter undergoes a phase transition to a strongly interacting Quark Gluon Plasma (QGP) where quarks and gluons are deconfined. The expansion of this plasma is well described by ideal hydrodynamics, suggesting that it behaves like a perfect, reversible, liquid. The particles emerging from the expansion are then highly correlated, showing collective behaviour originating from the plasma. This phenomenon is called collective flow and introduces
key observables in the study of the QGP called flow harmonics v_n that reflect the initial anisotropies in the collision.
In this thesis, results on the elliptic flow harmonic v_2 are obtained using the Event Shape Engineering (ESE) technique applied... (More)
Inn ultra-relativistic heavy-ion collisions, QCD matter undergoes a phase transition to a strongly interacting Quark Gluon Plasma (QGP) where quarks and gluons are deconfined. The expansion of this plasma is well described by ideal hydrodynamics, suggesting that it behaves like a perfect, reversible, liquid. The particles emerging from the expansion are then highly correlated, showing collective behaviour originating from the plasma. This phenomenon is called collective flow and introduces
key observables in the study of the QGP called flow harmonics v_n that reflect the initial anisotropies in the collision.
In this thesis, results on the elliptic flow harmonic v_2 are obtained using the Event Shape Engineering (ESE) technique applied to 2.76 TeV Pb-Pb collisions at ALICE. By selecting events in a narrow centrality bin and in a certain flow interval, it is possible to control the initial geometry of the collision volume. Elliptic flow is calculated using the Q-cumulant method for two- and four-particle correlations. Results are also presented on the fluctuation and non-flow bias on the v_2{2} and v_2{4} transverse momentum distributions. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Denna avhandlingen presenterar en experimental studie till ett materietillstånd som existerade under de först mikrosekunderna efter Big Bang. Detta tillstånd kallas för Kvark-Gluon-Plasma och har lyckats bli återskapat i laboratorier genom att kollidera tunga atomkärnor med varandra. En sådan kollision uppnås genom att använda den stora partikelacceleratorer Large Hadron Collider (LHC) vid CERN som accelerar partiklar upp till hög-relativistiska hastigheter. För att kunna studera plasmats egenskaper behövs stora detektorsystem som omringar kollisionpunkten och läser av alla partiklar som faller ur kollisionen. Detektorn som används i denna analysen kallas för ALICE och är speciellt byggd för att titta på bly-bly kollisioner som producerar... (More)
Denna avhandlingen presenterar en experimental studie till ett materietillstånd som existerade under de först mikrosekunderna efter Big Bang. Detta tillstånd kallas för Kvark-Gluon-Plasma och har lyckats bli återskapat i laboratorier genom att kollidera tunga atomkärnor med varandra. En sådan kollision uppnås genom att använda den stora partikelacceleratorer Large Hadron Collider (LHC) vid CERN som accelerar partiklar upp till hög-relativistiska hastigheter. För att kunna studera plasmats egenskaper behövs stora detektorsystem som omringar kollisionpunkten och läser av alla partiklar som faller ur kollisionen. Detektorn som används i denna analysen kallas för ALICE och är speciellt byggd för att titta på bly-bly kollisioner som producerar stora mängder partiklar.

Kvark-Gluon-Plasmat som produceras i de hög-energetiska bly-bly kollisionerna på CERN kräver temperaturer flera miljoner grader varmare än solens centrum samt en hög partikeldensitet för att bevaras. Tyvärr så är plasmat också väldigt ostabilt och kommer snabbt expandera utåt från kollisionspunkten och försvinna efter redan en mikroskopisk sekund (~10^-23 s). Denna expansionen är väldigt väl beskriven av idealla hydrodynamiska modeller vilket innebär att plasmat beter sig som en reversibel vätska. Partiklarna som är producerade i plasmat är då väldigt korrelerade och visar ett kollektivt beteende som kallas collective flow. Detta fenomen leder till en karakteristisk kvantitet som kallas för elliptic flow som beskriver plasmats expandering från dens initiella geometri.

I denna avhandling så mäts elliptic flow från flera miljoner bly-bly kollisioner genom att titta på två- och fyra-partikelkorrelationer från plasmaexpansionen med ALICE detektorn. Anledningen att använda två sätt beror på att mätningen kommer inte bara bero på det globalla elliptic flow fenomenet men också kortdistans korrelationer som kommer från till exempel partikelsönderfall. Detta har en effekt som påverkar mätningen för två-partikelkorrelationer men är förstådd att inte påverka fyra-partikelkorrelationer. Det är då möjligt att få en bättre förståelse över dessa kortdistans korreleringar genom att jämnföra de två resultaten.

Elliptic flow mätningar med två- och fyra-partikelkorrelationer är tyvärr också påverkade av geometrifluktuationer som beskrivs av plasmats initiella volymvariationer när man jämför olika bly-bly kollisioner. Dessa fluktuationer skapar en positiv påverkan på elliptic flow mätningen med två-partikelkorrelationer och en negativ påverkan på mätningen med fyra-partikelkorrelationer. En lovande teknik som kallas Event Shape Engineering (ESE) har nyligen utvecklats som tyder på att man kan kontrollera vilken initiell geometri man vill studera. Denna avhandlingen applicerar ESE tekniken för att ta bort geometrifluktuationerna så att de beräknade elliptic flow värdena från två- och fyra-partikelkorrelationerna sammanfaller. Den kvarstående skillnaden är då i princip endast från kortdistans korrelationer och målet i denna avhandligen är att få en bättre förståelse över dessa effekter. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Lydahl, Rickard LU
supervisor
organization
course
FYSM30 20162
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
Elliptic Flow, ALICE, Event Shape Engineering, Pb-Pb, lead-lead, Particle physics
language
English
id
8912807
date added to LUP
2017-06-09 12:23:48
date last changed
2017-06-09 12:23:48
@misc{8912807,
  abstract     = {Inn ultra-relativistic heavy-ion collisions, QCD matter undergoes a phase transition to a strongly interacting Quark Gluon Plasma (QGP) where quarks and gluons are deconfined. The expansion of this plasma is well described by ideal hydrodynamics, suggesting that it behaves like a perfect, reversible, liquid. The particles emerging from the expansion are then highly correlated, showing collective behaviour originating from the plasma. This phenomenon is called collective flow and introduces
key observables in the study of the QGP called flow harmonics v_n that reflect the initial anisotropies in the collision.
In this thesis, results on the elliptic flow harmonic v_2 are obtained using the Event Shape Engineering (ESE) technique applied to 2.76 TeV Pb-Pb collisions at ALICE. By selecting events in a narrow centrality bin and in a certain flow interval, it is possible to control the initial geometry of the collision volume. Elliptic flow is calculated using the Q-cumulant method for two- and four-particle correlations. Results are also presented on the fluctuation and non-flow bias on the v_2{2} and v_2{4} transverse momentum distributions.},
  author       = {Lydahl, Rickard},
  keyword      = {Elliptic Flow,ALICE,Event Shape Engineering,Pb-Pb,lead-lead,Particle physics},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Elliptic Flow Studies using Event Shape Engineering in Pb-Pb Collisions at ALICE},
  year         = {2017},
}