Skip to main content

LUP Student Papers

LUND UNIVERSITY LIBRARIES

Measurement of forward-backwards (anti)baryon correlations in proton-proton collisions as a function of multiplicity with ALICE at LHC-CERN

Vincze, Noel LU (2024) FYSM63 20241
Particle and nuclear physics
Department of Physics
Abstract
Two-particle angular correlations were measured in proton-proton collisions for pions π, kaons K and protons p. The meson results show the expected peak predicted by theory. However the proton results (for baryon-baryon and antibaryon-antibaryon pairs) an anti-correlation is observed. This observation is rooted in the baryon formation after the collision.
Popular Abstract
My thesis is about how protons behave when they collide with each other. The proton is a subatomic particle, but it is not a fundamental particle like the electron is. The proton is made out of smaller, more fundamental particles called quarks. Due to this composition of protons, we are interested in how the fundamental collision between quarks works, and in the collision between protons. Another important thing that we can learn from the collisions is a fifth state of matter called quark-gluon plasma. The first four states of matter are solid, liquid, gas, and plasma. Plasma, essentially is nothing more than a scorching hot, ionised gas. We can find this state of matter in, for instance, stars like our Sun, or in fusion reactors. The... (More)
My thesis is about how protons behave when they collide with each other. The proton is a subatomic particle, but it is not a fundamental particle like the electron is. The proton is made out of smaller, more fundamental particles called quarks. Due to this composition of protons, we are interested in how the fundamental collision between quarks works, and in the collision between protons. Another important thing that we can learn from the collisions is a fifth state of matter called quark-gluon plasma. The first four states of matter are solid, liquid, gas, and plasma. Plasma, essentially is nothing more than a scorching hot, ionised gas. We can find this state of matter in, for instance, stars like our Sun, or in fusion reactors. The fifth state of matter, quark-gluon plasma which, for short, is QGP, is even hotter than ’normal’ plasma, it is so hot that even the nucleons break into its more fundamental components which, are quarks and gluons, hence the name. The interesting thing about QGP is that it is the only environment where we can observe free quarks. The interaction between quarks is the strong force, this force is responsible for keeping the protons, neutrons and nuclei together at lower temperatures. So it is important to study this substance because this is our best way to learn about the dynamics of quarks and gluons. To sum up there are two main reasons why I am interested in studying proton-proton collision. The first one is that we can learn more about the proton-proton collision, and the second one is that during our study of protonproton collision, we can master a deeper understanding of the Quark-Gluon Plasma. (Less)
Popular Abstract (Spanish)
El tema de mi tesis es el comportamiento de dos protones cuando chocan el uno con el otro. El prot´on es una part´ıcula subat´omica, pero no es una part´ıcula fundamental, como s´ı lo es el electr´on. El prot´on est´a formado por part´ıculas elementales llamadas quarks. Debido a ´esta composici´on, la colisi´on entre protones es interesante. En concreto, nos interesa c´omo se produce la colisi´on entre los quarks de los protones. Otra cosa interesnte sobre la que aprender de ´esta colisi´on es el quinto estado de la materia, el llamado plasma de quarks-gluones. El plasma (a secas) es un gas t´orrido e ionizado. Podemos encontrar este estado en estrellas como nuestro Sol, o en los reactores de fusi´on. Volviendo al quinto estado de la... (More)
El tema de mi tesis es el comportamiento de dos protones cuando chocan el uno con el otro. El prot´on es una part´ıcula subat´omica, pero no es una part´ıcula fundamental, como s´ı lo es el electr´on. El prot´on est´a formado por part´ıculas elementales llamadas quarks. Debido a ´esta composici´on, la colisi´on entre protones es interesante. En concreto, nos interesa c´omo se produce la colisi´on entre los quarks de los protones. Otra cosa interesnte sobre la que aprender de ´esta colisi´on es el quinto estado de la materia, el llamado plasma de quarks-gluones. El plasma (a secas) es un gas t´orrido e ionizado. Podemos encontrar este estado en estrellas como nuestro Sol, o en los reactores de fusi´on. Volviendo al quinto estado de la materia plasma de quarks-gluones (PQG) es a´un m´as caliente que el plasma normal. Es tan caliente, que los nucleones se fragmentan es sus part´ıculas elementales, es decir, sus quarks y gluones, de ah´ı el nombre. Lo interesante del PQG es que es el ´unico ambiente donde se han observado a los quarks libres. La interacci´on entre los quarks es la fuerza fuerte, la cual es responsable de mantener juntos los protones, los neutrones y el n´ucleo a una tempertura m´as baja. Es importante estudiar ´esta materia porque es la mejor manera de aprender sobre la din´amica de los quarks y gluones. En resumen, hay dos razones principales por las que estoy interesado en estudiar la colisi´on prot´on-prot´on. La primera es que podemos aprender m´as sobre la colisi´on prot´on-prot´on y la segunda es que durante nuestro estudio de la colisi´on prot´on-prot´on, podemos profundizar nuestra comprensi´on del plasma de quarks y gluones. (Less)
Popular Abstract (Japanese)
この卒論文は、陽子が互いに衝突したときにどのように振る舞うかについて書 いてある。陽子は素粒子ですが、電子のような基本粒子ではない。陽子は、 クォークと呼ばれて、より小さく、より基本的な粒子から作られている。陽子 のこの組成により、私たちはクォーク間の基本的な衝突がどのように機能され ているか、そして陽子間の衝突に興味を持っている。衝突から学べるもう1 つ の重要なことは、クォークグルーオンプラズマと呼ばれた物質の5 番目の状 態である。物質の最初の4 つの状態は、固体、液体、気体、プラズマである。プラズマは本質的には灼熱のイオン化したガスにすぎない。この物質の状態 は、たとえば、太陽のような星や核融合炉で見つけることができない。 物質の5 番目の状態であるクォークグルーオンプラズマ(略してQGP) は、 「通常の」プラズマよりもさらに高温であり、非常に高温のため、核子でさえ クォークとグルーオンであるそのより基本的な構成要素に破壊される。QGP の興味深い点は、自由クォークを観察できる唯一の環境であるということであ る。クォーク間の相互作用は強い力であり、この力は陽子、中性子、原子核を 低温で一緒に保つ役割を果たす。この物質を研究することが重要である。これ は、クォークとグルーオンの力学について学ぶ最良の方法のである。 要約すると、私が陽子間衝突の研究に興味を持っている主な理由は2 つがあ る。1 つ目は、陽子と陽子の衝突についてさらに詳しく学び、その現れる理由 を知ることができる。2 つ目は、陽子と陽子の衝突の研究中に、クォーク・グ ルーオンについてより深く理解できること。
Popular Abstract (Russian)
В диссертации речь идет о том, как ведут себя протоны которые сталкивают- ся друг с другом. Протон — субатомная частица, но не такая фундаменталь- ная, как электрон. Протон состоит из меньших и фундаментальных частиц, называемых кварками. Имено из-за такого состава протонов нас интересует, как происходит фундаментальное столкновение между кварками и столкно- вение между протонами. Еще один важный факт, которий мы можем узнать из столкновений, это пятое состояние материи, называемое кварк-глюонной плазмой. Первые четыре состояния материи — твердое, жидкое, газообразное и плазма. Плазма это не что иное, как раскаленный ионизированный газ. Это состояние материи находится например в звездах, как наше Солнце, или в термоядерных реакторах. Пятое... (More)
В диссертации речь идет о том, как ведут себя протоны которые сталкивают- ся друг с другом. Протон — субатомная частица, но не такая фундаменталь- ная, как электрон. Протон состоит из меньших и фундаментальных частиц, называемых кварками. Имено из-за такого состава протонов нас интересует, как происходит фундаментальное столкновение между кварками и столкно- вение между протонами. Еще один важный факт, которий мы можем узнать из столкновений, это пятое состояние материи, называемое кварк-глюонной плазмой. Первые четыре состояния материи — твердое, жидкое, газообразное и плазма. Плазма это не что иное, как раскаленный ионизированный газ. Это состояние материи находится например в звездах, как наше Солнце, или в термоядерных реакторах. Пятое состояние материи, кварк-глюонная плазма, сокращенно называемая КГП, даже горячее, чем «обычная» плазма, она настолько горячая, что даже нуклоны разлагаются на свои более фундаментальные компоненты, кварки и глюоны, отсюда и название. Самое интересное в КГП то, что это единствен- ная среда, где могут наблюдаться свободные кварки. Взаимодействие между кварками является сильной силой, которая ответсвенна за удержание прото- нов, нейтронов и ядер вместе при более низких температурах. Это вещество важно изучать, потому что это лучший метод узнать о динамике кварков и глюонов. Подводя итоги можно сказать, что есть две основные причины, в которых я заинтересован в изучении протон-протонных столкновений. Во-первых, воз- можно больше узнать о протон-протонном столкновении и понять причину такого явления, а во-вторых, во время изучения протон-протонного столкнове- ния предоставляется возможность глубже понять кварк-глюонную структуру. (Less)
Popular Abstract (Uncoded languages)
A szakdolgozat t´em´aja a protonok viselked´ese az egym´assal val´o ¨utk¨oz´eseik sor´an. A proton szubatomi r´eszecske, azoban nem elemi r´eszecske, ´ugymint az elektron. A protont kisebb elemi r´eszecsk´ek alkotj´ak, amelyeket kvarkoknak nevez¨unk. Az ¨osszet´etelnek k¨osz¨onhet˝oen ´erdekel minket, hogy hogyan m˝uk ¨odnek a kvarkok ´es a protonok k¨oz¨otti ¨utk¨oz´esek. A m´asik fontos dolog, amit ezekb˝ol az ¨utk¨oz´esekb˝ol megtudhatunk, az anyag ¨ot¨odik halmaz´allapot´ara vonatkozik, amelyet kvark-gluon plazm´anak nevez¨unk. Az anyag els˝o n´egy halmaz´allapota lehet szil´ard, foly´ekony, l´egnem˝u ´es plazma´allapot. A plazma nem m´as, mint igen magas h˝om´ers´eklet˝u, ioniz´alt g´az. Ez a halmaz´allapot megtal´ahat´o a... (More)
A szakdolgozat t´em´aja a protonok viselked´ese az egym´assal val´o ¨utk¨oz´eseik sor´an. A proton szubatomi r´eszecske, azoban nem elemi r´eszecske, ´ugymint az elektron. A protont kisebb elemi r´eszecsk´ek alkotj´ak, amelyeket kvarkoknak nevez¨unk. Az ¨osszet´etelnek k¨osz¨onhet˝oen ´erdekel minket, hogy hogyan m˝uk ¨odnek a kvarkok ´es a protonok k¨oz¨otti ¨utk¨oz´esek. A m´asik fontos dolog, amit ezekb˝ol az ¨utk¨oz´esekb˝ol megtudhatunk, az anyag ¨ot¨odik halmaz´allapot´ara vonatkozik, amelyet kvark-gluon plazm´anak nevez¨unk. Az anyag els˝o n´egy halmaz´allapota lehet szil´ard, foly´ekony, l´egnem˝u ´es plazma´allapot. A plazma nem m´as, mint igen magas h˝om´ers´eklet˝u, ioniz´alt g´az. Ez a halmaz´allapot megtal´ahat´o a csillagokban, mint p´eld´aul a Nap, valamint a f´uzi´os reaktorokban is. Az ¨ot¨odik halmaz´allapot, a kvark-gluon plazma (quark-gluon plasma, QGP) m´eg magasabb h˝om´ers´eklet˝u, mint a „hagyom´anyos” plazma. Annyira magas h˝om´ers´eklet˝u, hogy az atommagok is az alkot´oelemeikre bomlanak, amelyek nem m´asok, mint a kvarkok ´es a gluonok, innen ered a halmaz´allapot neve. Egy ´erdekes t´eny a kvark-gluon plazm´aval kapcsolatban, hogy ez az egyetlen k¨ornyezet, amelyben a szabad kvarkok megfigyelhet˝oek. A kvarkok k¨oz¨otti k¨olcs¨onhat´as, egy er˝os nukle´aris k¨olcs¨onhat´as. Ez a k¨olcs¨onhat´as felel˝os az´ert, hogy alacsony h˝om´ers´ekleten a protonokat, a neutronokat ´es az atommagokat egyben tartsa. Ennek a halmaz´allapotnak a tanulm´anyoz´asa hozz´aj´arul a kvarkok ´es a gluonok dinamik´aj´anak jobb meg´ert´es´ehez. ¨ Osszegezve: a proton-proton ¨utk¨oz´es k´et okb´ol ´erdekel minket, az els˝o az, hogy ´ıgy a proton-proton ¨utk¨oz´esr˝ol t¨obbet tudhatunk meg, ´es a m´asodik az, hogy a proton-proton ¨utk¨oz´es tanulm´anyoz´asa sor´an, a kvark-gluon plazma jellegzetess´egeit jobban meg´erthetj¨uk. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Vincze, Noel LU
supervisor
organization
course
FYSM63 20241
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
quark-gluon plasma, PYTHIA, Lund string model, ALICE, proton-proton collision
language
English
id
9170975
date added to LUP
2024-08-12 09:38:16
date last changed
2024-08-12 09:38:16
@misc{9170975,
  abstract     = {{Two-particle angular correlations were measured in proton-proton collisions for pions π, kaons K and protons p. The meson results show the expected peak predicted by theory. However the proton results (for baryon-baryon and antibaryon-antibaryon pairs) an anti-correlation is observed. This observation is rooted in the baryon formation after the collision.}},
  author       = {{Vincze, Noel}},
  language     = {{eng}},
  note         = {{Student Paper}},
  title        = {{Measurement of forward-backwards (anti)baryon correlations in proton-proton collisions as a function of multiplicity with ALICE at LHC-CERN}},
  year         = {{2024}},
}