Advanced

Strange Hadron Production as a Function of Multiplicity and Transverse Spherocity in proton-proton Collisions at $\sqrt{s}=13$~TeV

Mårtenson, Maria LU (2018) FYSM60 20171
Particle Physics
Department of Physics
Abstract
This thesis presents the study of the K$^{0}_{s}$, $\Lambda$, and $\bar{\Lambda}$ production in pp collisions at $\sqrt{s}=13$~TeV recorded by the ALICE experiment at the LHC. The K$^{0}_{s}$, $\Lambda$, and $\bar{\Lambda}$ particles are reconstructed in the transverse momentum ($p_{\mathrm{T}}$) range of $1.0-12.0$~GeV/$c$ by using their \VNoll topology. The $p_{\mathrm{T}}$-spectra are studied as a function of the charged-particle multiplicity and the transverse spherocity. The identified particle productions are studied for events including all multiplicity classes (V0M:0-100\%) and for high multiplicity events (V0M.0-10\%). Further, the event shape analysis using the transverse spherocity includes two selections of the high... (More)
This thesis presents the study of the K$^{0}_{s}$, $\Lambda$, and $\bar{\Lambda}$ production in pp collisions at $\sqrt{s}=13$~TeV recorded by the ALICE experiment at the LHC. The K$^{0}_{s}$, $\Lambda$, and $\bar{\Lambda}$ particles are reconstructed in the transverse momentum ($p_{\mathrm{T}}$) range of $1.0-12.0$~GeV/$c$ by using their \VNoll topology. The $p_{\mathrm{T}}$-spectra are studied as a function of the charged-particle multiplicity and the transverse spherocity. The identified particle productions are studied for events including all multiplicity classes (V0M:0-100\%) and for high multiplicity events (V0M.0-10\%). Further, the event shape analysis using the transverse spherocity includes two selections of the high multiplicity events, low spherocity events ($S_{O}<0.47$) and high spherocity events ($S_{O}>0.76$). The baryon-to-meson ratio ($\Lambda+\bar{\Lambda}$)/2K$^{0}_{s}$ as a function of the transverse momentum is studied for the four event selections. The results exhibit an enhanced production of K$^{0}_{s}$, $\Lambda$, and $\bar{\Lambda}$ particles and an enhanced baryon-to-meson ratio in the intermediate transverse momentum region for the high spherocity events ($S_{O}>0.76$) compared to the other three event selections. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Partikelfysik studerar materians minsta byggstenar och hur de växelverkar med varandra. De partiklar som bygger upp all observerad materia kallas kvarkar och leptoner. Dessa partiklar växelverkar med varandra genom att överföra diskreta mängder energier. Transaktionen av energi sker genom att utbyta en partikel som kallas boson. De kraftöverförande boson-partiklarna, kvarkarna och leptonerna är alla inkluderade i den grundläggande teorin inom partikelfysik som heter Standardmodellen.
Kvarkar är bundna i tillstånd om två och tre genom den starka kraften, som verkar genom att utbyta den boson-sort som heter gluon. Dessa bundna tillstånd kallas hadroner och de mest välkända hadronerna är förmodligen protonen och neutronen. Tillsammans med... (More)
Partikelfysik studerar materians minsta byggstenar och hur de växelverkar med varandra. De partiklar som bygger upp all observerad materia kallas kvarkar och leptoner. Dessa partiklar växelverkar med varandra genom att överföra diskreta mängder energier. Transaktionen av energi sker genom att utbyta en partikel som kallas boson. De kraftöverförande boson-partiklarna, kvarkarna och leptonerna är alla inkluderade i den grundläggande teorin inom partikelfysik som heter Standardmodellen.
Kvarkar är bundna i tillstånd om två och tre genom den starka kraften, som verkar genom att utbyta den boson-sort som heter gluon. Dessa bundna tillstånd kallas hadroner och de mest välkända hadronerna är förmodligen protonen och neutronen. Tillsammans med elektroner, bygger protoner och neutron upp all materia runt omkring oss, det vill säga gaser, vätskor och fasta former.
Studien som presenteras i den här uppsatsen handlar om ett materietillstånd som inte existerar under normala förhållanden utan kan endast produceras i laboratoriemiljö. Detta tillstånd som kallas \textit{Kvark-Gluon-Plamsa} kräver extremt höga temperaturer och densiteter för att bildas. En sådan extrem miljö kan skapas vid världens största partikelaccelerator Large Hadron Collider (LHC) vid CERN i Schweiz. Där accelereras bland annat tunga blykärnor upp till över 99\% av ljusets hastighet för att sedan kollidera. När blykärnorna kolliderar skapas en extremt varm och tät miljö där Kvark-Gluon-Plasman kan bildas. Plasman existerar bara i ett ögonblick och kan således inte studeras under den tid då den existerar. I stället är det de partiklarna som detekteras efter kollisionen som används när plasmans existens och egenskaper fastställs.
Att Kvark-Gluon-Plasma bildas genom att kollidera tunga kärnor (tungjonskollisioner) i ultra-relativistiska hastigheter bevisades i början på 2000-talet. Historiskt sett så har kollisioner av lättare partiklar, som proton-proton kollisioner, använts som referens när plasmans egenskaper har fastställts. Men under senare år har forskning visat att proton-proton kollisioner, i vilka många nya partiklar har bildats, genererar fenomen som påminner om Kvark-Gluon-Plasmans kännetecken.
I den här uppsatsen studeras protonkollisioner, detekterade av ALICE detektorn vid LHC, i ett försök att obervera några av de signaler som Kvark-Gluon-Plasman ger upphov till. Tre typer av hadroner, $\Lambda$ och dess antipartikel $\bar{\Lambda}$, samt K$^{0}_{s}$ analyseras och de är av intresse då de innehåller varsin $s$-kvark (samt andra lättare kvarkar). Den här kvark-sorten finns inte innan kollisionen, då endast $u$-och $d$-kvarkar bygger upp protoner. Alla $s$-kvarkar är således skapade i kollisionen eller strax efter. I tungjonskollisioner där Kvark-Gluon-Plasman bildats har ett överflöd av hadroner som innehåller $s$-kvarkar observerats och av den anledningen undersöks partikelproduktionen av just $\Lambda$, $\bar{\Lambda}$ och K$^{0}_{s}$ i den här analysen. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Mårtenson, Maria LU
supervisor
organization
course
FYSM60 20171
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
language
English
id
8935415
date added to LUP
2018-02-13 09:40:10
date last changed
2018-02-13 09:40:10
@misc{8935415,
  abstract     = {This thesis presents the study of the K$^{0}_{s}$, $\Lambda$, and $\bar{\Lambda}$ production in pp collisions at $\sqrt{s}=13$~TeV recorded by the ALICE experiment at the LHC. The K$^{0}_{s}$, $\Lambda$, and $\bar{\Lambda}$ particles are reconstructed in the transverse momentum ($p_{\mathrm{T}}$) range of $1.0-12.0$~GeV/$c$ by using their \VNoll topology. The $p_{\mathrm{T}}$-spectra are studied as a function of the charged-particle multiplicity and the transverse spherocity. The identified particle productions are studied for events including all multiplicity classes (V0M:0-100\%) and for high multiplicity events (V0M.0-10\%). Further, the event shape analysis using the transverse spherocity includes two selections of the high multiplicity events, low spherocity events ($S_{O}<0.47$) and high spherocity events ($S_{O}>0.76$). The baryon-to-meson ratio ($\Lambda+\bar{\Lambda}$)/2K$^{0}_{s}$ as a function of the transverse momentum is studied for the four event selections. The results exhibit an enhanced production of K$^{0}_{s}$, $\Lambda$, and $\bar{\Lambda}$ particles and an enhanced baryon-to-meson ratio in the intermediate transverse momentum region for the high spherocity events ($S_{O}>0.76$) compared to the other three event selections.},
  author       = {Mårtenson, Maria},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Strange Hadron Production as a Function of Multiplicity and Transverse Spherocity in proton-proton Collisions at $\sqrt{s}=13$~TeV},
  year         = {2018},
}