Advanced

Separation of Hard and Soft Production in High Multiplicity pp Collisions using Transverse Spherocity

Önnerstad, Anna LU (2017) FYSK02 20162
Department of Physics
Particle Physics
Abstract
A big question at LHC is if the Quark-Gluon Plasma is produced in small systems such as pp and p-Pb collisions. A general problem in small systems is that possible medium effects are small and can be obscured by hard collisions such as jet production. In this project the goal is to use a new method, the Transverse Spherocity, to subdivide proton-proton events into soft and hard classes. The hope is that one in this way can select soft pp-collisions where the medium effects are enhanced and the hard processes are suppressed.
Popular Abstract (Swedish)
Partikel fysik, ämnet som har för avsikt att förklara de allra minsta beståndsdelarna i vårt universum. Forskning inom partikel fysik är viktig för att få en djupare förståelse om kvantkromodynamiken (teorin om den starka växelverkan som är en av de fundamentala krafterna) men även utanför partikelfysiken som till exempel inom kosmologi eftersom att det antas att ett par micro-sekunder efter Big Bang så bestod universum av nästan fria fundamentala partiklar, kvarkar och gluoner i en så kallad kvark-gluonplasma.

Under de första micro-sekunderna efter Big Bang var energidensiteten extremt hög och det är endast under dessa förhållanden som kvarkar och gluoner kan frigöra sig från deras annars sammansatta stabila tillstånd som hadroner... (More)
Partikel fysik, ämnet som har för avsikt att förklara de allra minsta beståndsdelarna i vårt universum. Forskning inom partikel fysik är viktig för att få en djupare förståelse om kvantkromodynamiken (teorin om den starka växelverkan som är en av de fundamentala krafterna) men även utanför partikelfysiken som till exempel inom kosmologi eftersom att det antas att ett par micro-sekunder efter Big Bang så bestod universum av nästan fria fundamentala partiklar, kvarkar och gluoner i en så kallad kvark-gluonplasma.

Under de första micro-sekunderna efter Big Bang var energidensiteten extremt hög och det är endast under dessa förhållanden som kvarkar och gluoner kan frigöra sig från deras annars sammansatta stabila tillstånd som hadroner (exempel på hadroner är protoner och neutroner) där de hålls ihop med hjälp av den starka växelverkan mellan varandra. Det är detta tillstånd av materia, då kvarkar och gluoner rör sig fritt under den höga energidensiteten, som kallas kvark-gluonplasma.

Den höga energidensiteten går att uppnå experimentellt genom att accelerera tunga atomkärnor och låta dem kollidera med varandra. Detta gör man bland annat vid ALICE experimentet på CERN i Genève. Där har man, för en kort stund, kunnat återskapa kvark-gluonplasman genom att kollidera bly-kärnor eller bly-kärnor och protoner med varandra. Däremot har man ännu inte lyckats upptäcka kvark-gluonplasma vid proton-proton kollisioner och det är därför av intresse att studera dessa för att se om plasman även skapas i dessa små system. Små system i det här fallet syftar på proton-proton kollisioner då de är, i förhållande till blykärnor, små. I de små systemen är det svårt att se effekterna från den potentiella plasman på grund av att dessa är väldigt små jämfört med effekterna från bland annat jets.

Därför har man kommit på en lösning som förhoppningsvis gör det möjligt att lättare se kvark-gluonplasmans effekter. Denna lösning är en metod som kallas Transverse Spherocity Method. Transverse spherocity metoden gör ett urval från den insamlade datan för att få ut mer information genom att titta på formen av varje händelse, där händelse, i det här fallet, syftar på när två partiklar eller atomkärnor kolliderar och nya partiklar bildas. Mer specifikt används metoden för att kategorisera händelserna utifrån den geometriska spridningen av den transversella rörelsemängden av de laddade partiklarna som skapats i kollisionen. Händelserna kategoriseras som antingen en isotropisk eller en jet-liknande händelse, där isotropisk i det här fallet motsvarar effekter från potentiell kvark-gluonplasma.

Transverse spherocity metoden har testats på simulerad data och det var nu av intresse att testa metoden på riktig data och det visade sig att metoden gjorde det lättare att urskilja de olika effekterna och visade på att det sannerligen fanns potentiella effekter från kvark-gluonplasma i proton-proton kollisioner. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Önnerstad, Anna LU
supervisor
organization
course
FYSK02 20162
year
type
M2 - Bachelor Degree
subject
language
English
id
8922535
date added to LUP
2017-08-11 08:40:21
date last changed
2017-08-11 08:40:21
@misc{8922535,
  abstract     = {A big question at LHC is if the Quark-Gluon Plasma is produced in small systems such as pp and p-Pb collisions. A general problem in small systems is that possible medium effects are small and can be obscured by hard collisions such as jet production. In this project the goal is to use a new method, the Transverse Spherocity, to subdivide proton-proton events into soft and hard classes. The hope is that one in this way can select soft pp-collisions where the medium effects are enhanced and the hard processes are suppressed.},
  author       = {Önnerstad, Anna},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Separation of Hard and Soft Production in High Multiplicity pp Collisions using Transverse Spherocity},
  year         = {2017},
}