Informations générales

Délai de traitement

3 mois

Description du poste

Domaine

Physique du noyau, atome, molécule

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

Stage - Ingenieur/Master - Physique du noyau, atome, molécule

Sujet de stage

Etude de la production de Quarkonia dans les collisions p-p à 5 TeV au LHC

Durée du contrat (en mois)

3 mois

Description de l'offre

Quelques microsecondes après le Big Bang l’Univers se trouvait dans un état de plasma de quarks et de gluons (QGP). Cet état, prédît par la Chromodynamique Quantique, la théorie de l’interaction forte, est atteint pour des températures ou des densités d’énergie très élevées. Ces conditions sont réunies dans les collisions d’ions lourds ultra-relativistes au LHC au CERN.
Parmi les différentes observables du QGP, l’étude de la production d’hadrons contenant des quarks lourds (c ou b) et des quarkonia (états liés c-cbar ou b-bbar) est particulièrement pertinente pour comprendre les propriétés du QGP.
Les quarkonia sont des particules rares et très lourdes qui sont produites aux premiers instants de la collision. Ainsi elles sont crées avant même la formation du QGP et constituent des sondes idéales de celui-ci. En traversant le QGP, la paire quark/anti-quark serait écranté par les nombreux quarks et gluons du plasma. Il s’agit du mécanisme de suppression des quarkonia par écrantage de couleur par le QGP. Les différents états des quarkonia aillant des énergies de liaison différentes, la probabilité de dissociation de chaque état sera différente, on parle alors de suppression séquentielle des quarkonia. De plus, si le nombre initial de paires quark/anti-quark est élevé, et si les quarks lourds thermalisent dans le QGP, alors des nouveaux quarkonia peuvent être crées par le QGP par recombinaison de quarks lourds. C’est le mécanisme de régénération. Au LHC, les Upsilon (b-bbar) et les J/psi (c-cbar) sont complémentaires, les premiers seraient plus aptes pour étudier la suppression séquentielle, alors que les seconds permettraient d’étudier d'éventuels mécanismes de régénération. De plus, des effets nucléaires froids (en opposition aux effets nucléaires chauds du QGP) peuvent aussi affecter la production des quarkonia même en l’absence du QGP. Ces derniers peuvent être étudiés grâce aux collisions p-Pb pour lesquelles la formation du QGP n’est pas attendue. Aussi bien pour les études des collisions Pb-Pb que p-Pb une référence en l’absence de tout effet nucléaire est nécessaire. Celle ci est obtenue par l’étude des collisions p-p.
Nous proposons d’étudier la production des quarkonia dans les collisions p-p à une énergie dans le centre de masse de la collision (sqrt(s)) de 5 TeV au LHC grâce aux récentes données p-p accumulées par ALICE en novembre 2017. Les Quarkonia seront mesurés via leur décroissance en deux muons, lesquels seront reconstruits avec le spectromètre à muons d’ALICE.
Le candidat étudiera le nombre de quarkonia produits par collision p-p. Il devra en outre s’assurer de la bonne qualité des données, optimiser la soustraction du bruit combinatoire et l'extraction du signal, ainsi que de caractériser les performances du détecteur en termes de résolution en masse invariante. Il devra aussi calculer par des simulations Monte Carlo les corrections d’acceptance et d’efficacité de reconstruction.
Ce travail inclut la familiarisation de l’étudiant avec les outils de travail de la grille de calcul ainsi qu’avec les codes de simulation, reconstruction et analyse de la collaboration ALICE.