Omega Baryon Production as a Function of Multiplicity in Proton-Proton Collisions at $\sqrt{s}=13$ TeV

Abstract

In this thesis the production of the $\Omega^-$ and $\Omega^+$ baryons, in proton-proton collisions at $\sqrt{s}=13$ TeV, is analyzed as a function of charged-particle multiplicity. The events analyzed were recorded by the ALICE detector, at the LHC. The aim of the analysis is to study the QGP-signature of strangeness enhancement, in search for an enhancement of $\Omega^-$ and $\Omega^+$ at high multiplicity collisions. The $\Omega^-$ ($\Omega^+$) baryon is optimal for this study as it is a multi-strange baryon consisting of three strange (anti-strange) quarks. The analyzed events are separated according to their event multiplicity and the baryon candidates are reconstructed through the cascade decay topology, and identified through several selection criteria. The results show that there is a clear enhancement of $\Omega^-$ and $\Omega^+$ production, compared to the charged-particle multiplicity, at high multiplicity events.

Popular Abstract (Swedish)

Som många kanske vet, är allting runtomkring oss (och även vi själva) uppbyggda av atomer. Atomer är dock inte de minsta byggstenarna som finns, då de består av en kärna -- som består av protoner och neutroner -- och elektroner. Även protonerna och neutronerna består av partiklar, så kallade kvarkar, men där tar det stopp. De här kvarkarna (och även elektronerna) är vad som kallas elementarpartiklar och de består inte av andra partiklar -- så vitt vi vet i alla fall. Partikelfysik handlar om just de här odelbara partiklarna och deras växelverkan, eller ``samspel". Teorin som beskriver partikelfysik som bäst kallas för Standard Modellen och i den beskrivs även tre av de fyra fundamentala krafterna: den starka, elektromagnetiska och svaga kraften. Gravitationskraften är den fjärde fundamentala kraften, som inte beskrivs av Standard Modellen. Den elektromagnetiska kraften är kraften som håller ihop atomkärnor och elektroner i atomerna, medan den starka kraften håller ihop protoner och neutroner i kärnan, men även kvarkarna i protonerna/neutronerna.

Kvarkar finns idag bara i bundna tillstånd (i t.ex. protoner/neutroner) och kan alltså inte studeras som fria partiklar, men cirka en miljondelssekund efter Big Bang var kvarkarna nästan fria i en soppliknande plasma kallad kvark-gluon plasman. Den här plasman kan idag skapas i världens största partikelaccelerator -- LHC vid CERN i Schweiz -- men bara i en bråkdelssekund. Vi kan alltså inte studera den här plasman under tiden den existerar, utan får studera signaturerna (i form av nya partiklar) som den lämnar efter sig.

I LHC kollideras bl.a. protoner med protoner (pp-kollisioner) och tunga bly-(atom)kärnor (som innehåller 164 protoner and 248 neutroner) med varandra (Pb-Pb kollisioner). Eftersom det behövs väldigt höga densiteter för att kvark-gluon plasman ska bildas, så är det i kollisioner med bly-kärnor som plasman bildas. Detta var i alla fall vad man trodde tills man hittade kvark-gluon plasma signaturer i vissa pp-kollisioner också. Man vet dock inte än om de här signaturerna kommer från kvark-gluon plasman eller om de har ett annat ursprung. I analysen som beskrivs i den här uppsatsen, studeras en av de här signaturerna i pp-kollisioner, genom att analysera produktionen av en s.k. baryon, en partikel som inte är en proton/neutron, men som också består av kvarkar. Detta görs så att man så småningom ska kunna ta reda på om det faktiskt bildas kvark-gluon plasma i pp-kollisioner också, eller om det är något annat som ger upphov till de kvark-gluon plasma-liknande signaturerna.

• author: Vergara Urrutia, Lisa
• supervisor: David Silvermyr
• organization: Particle and nuclear physics; Department of Physics
• course: FYSM60 20191
• year: 2019
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Physics and Astronomy
• language: English
• id: 8991875
• date added to LUP: 2019-08-25 14:05:57
• date last changed: 2019-08-25 14:05:57